MOS管驱动变压器隔离电路分析和应用
功率mos管工作原理与几种常见驱动电路图
功率mos管工作原理与几种常见驱动电路图
功率MOSFET的工作原理
截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。
P基区与N漂移区之间形成的PN结J1反偏，漏源极之间无电流流过。
导电：在栅源极间加正电压UGS，栅极是绝缘的，所以不会有栅极电流流过。
但栅极的正电压会将其下面P区中的空穴推开，而将P区中的少子电子吸引到栅极下面的P区表面当UGS大于UT(开启电压或阈值电压)时，栅极下P区表面的电子浓度将超过空穴浓度，使P型半导体反型成N型而成为反型层，该反型层形成N沟道而使PN结J1消失，漏极和源极导电。
几种MOSFET驱动电路介绍及分析
一. 不隔离的互补驱动电路
图7(a)为常用的小功率驱动电路，简单可靠成本低。
适用于不要求隔离的小功率开关设备。
图7(b)所示驱动电路开关速度很快，驱动能力强，为防止两个MOSFET管直通，通常串接一个0.5～1小电阻用于限流，该电路适用于不要求隔离的中功率开关设备。
这两种电路特点是结构简单。
功率MOSFET属于电压型控制器件，只要栅极和源极之间施加的电压超过其阀值电压就会导通。
由于MOSFET存在结电容，关断时其漏源两端电压的突然上升将会通过结电容在栅源两端产生干扰电压。
常用的互补驱动电路的关断回路阻抗小，关断速度较快，但它不能提供负压，故抗干扰性较差。
为了提高电路的抗干扰性，可在此种驱动电路的基础上增加一级有V1、V2、R组成的电路，产生一个负压，电路原理图如图8所示。
当V1导通时，V2关断，两个MOSFET中的上管的栅、源极放电，下管的栅、源极充电，即上管关断，下管导通，则被驱动的功率管关断;反之V1关断时，V2导通，上管导通，。
隔离mosfet mos管 场效应管模块 替代继电器电路-概述说明以及解释
隔离mosfet mos管场效应管模块替代继电器电路-概述说明以及解释1.引言1.1 概述隔离MOSFET（MOS管）场效应管模块作为一种新型的电子器件，正在逐渐成为替代传统继电器电路的热门选择。
传统的继电器电路由于存在机械结构，在工作过程中容易产生噪声、寿命短、响应时间长等问题，限制了其在现代电子设备中的应用。
而隔离MOSFET场效应管模块因其具有高速响应、可靠性强、功耗低等特点，逐渐受到了工程师和电子爱好者的青睐。
本文将重点介绍隔离MOSFET（MOS管）和继电器电路的基本原理和特点，分析它们在不同应用场景下的工作原理及优缺点。
通过比较两者的特点，旨在探讨隔离MOSFET（MOS管）作为继电器电路的替代品的可行性和推广性。
本文将分为三个部分来进行阐述：引言、正文和结论。
引言部分概述了文章的主要内容和结构，同时阐述了撰写本文的动机和目的。
正文部分将详细介绍MOSFET（MOS管）和继电器电路的基本原理以及它们的工作原理和应用场景。
结论部分将总结MOSFET（MOS管）在替代继电器电路中的优势，并分析其在实际应用中的可行性和推广性。
通过详细的论述和分析，有助于读者全面了解隔离MOSFET（MOS 管）和继电器电路的不同特点，进而评估隔离MOSFET（MOS管）作为继电器电路的替代品的可行性，并为相关领域的工程师和研究人员提供参考和借鉴。
随着科技的不断发展和进步，寻找更加先进、高效、可靠的电子器件，已经成为了当前电子工程领域的一项重要任务。
1.2文章结构文章结构：本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，我们将对本文的概述进行介绍，解释MOSFET (MOS管)和继电器电路的基本概念及其作用。
接着将介绍文章的结构和主要内容，提供给读者一个清晰的整体框架。
最后，说明本文的目的，即研究和探讨隔离MOSFET MOS管场效应管模块替代继电器电路的可行性和优势。
正文部分将主要分为两个章节，第一章节将详细介绍MOSFET (MOS 管)的基本原理和特点，包括其结构、工作原理和优势。
mosfet电压隔离驱动方案
mosfet电压隔离驱动方案MOSFET电压隔离驱动方案随着现代电子技术的快速发展，电路的稳定性和可靠性要求也越来越高。
在一些特殊的应用场景中，如高频电路、高压电路、噪声环境下的电路等，需要对电路进行电压隔离来提高系统的稳定性和安全性。
MOSFET电压隔离驱动方案因其高速、低功耗和可靠性等优势，成为了一种常用的解决方案。
MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）是一种常见的半导体器件，具有高速开关和低功耗的特点。
通过控制MOSFET的栅极电压，可以实现对电路的开关控制。
而MOSFET电压隔离驱动方案则是利用MOSFET的特性来实现电路之间的电压隔离。
在MOSFET电压隔离驱动方案中，一般会使用光耦来实现电路间的隔离。
光耦是一种能够将电路间的信号通过光信号进行转换的器件。
它由发光二极管（LED）和光敏二极管（光电晶体管）组成。
当输入信号施加在发光二极管上时，发光二极管会发出光信号，光信号经过隔离区域后，被光敏二极管接收并转换为与输入信号相同的电信号。
通过光耦将输入信号与MOSFET的栅极连接起来，当输入信号施加在光耦上时，光敏二极管会产生相应的电信号，通过MOSFET的栅极电压来控制MOSFET的导通和关断。
由于光耦实现了输入信号和MOSFET之间的电气隔离，可以有效地提高系统的稳定性和安全性。
MOSFET电压隔离驱动方案具有以下几个优势：1. 高速开关：MOSFET具有快速的开关速度，可以实现高频电路的要求。
通过光耦隔离驱动MOSFET，可以实现输入信号的快速响应，提高系统的响应速度。
2. 低功耗：MOSFET的工作电流较小，具有较低的功耗。
通过光耦隔离驱动MOSFET，可以进一步降低功耗，提高系统的能效。
3. 可靠性高：MOSFET具有较高的可靠性，长时间工作不易出现故障。
通过光耦隔离驱动MOSFET，可以避免外部电源的电压干扰和噪声对系统的影响，提高系统的稳定性和可靠性。
4. 成本低：MOSFET电压隔离驱动方案相对于其他电压隔离方案来说，成本较低。
mos管的栅极驱动电路设计
mos管的栅极驱动电路设计主要包括以下几个方面：
1.增加电流供应能力：图腾柱电路和推挽输出电路都可以用来增
强驱动，从而快速完成栅极电容输入的充电过程。
2.加速MOS管的关断：在关断的瞬间，驱动电路需要提供尽可
能低阻抗的通路，使MOSFET的栅极和源极之间的电容快速放电，保证开关管可以快速关断。
这通常通过在栅极电阻上并联一个二极管和一个额外的电阻来实现，其中二极管通常采用快恢复二极管，以缩短关断时间并降低关断损耗。
3.防止电源IC损坏：并联在栅极电阻上的额外电阻还可以防止电
源IC在关断时因电流过大而损坏。
4.满足高边驱动要求：对于需要驱动高边MOS管的情况，通常
使用变压器驱动器，有时也用于安全隔离。
双mos管正激隔离驱动电路
双mos管正激隔离驱动电路双MOS管正激隔离驱动电路是一种常用的隔离型电源拓扑，它采用两个MOSFET作为开关器件，通常用于高效率、高功率密度的应用中。
这种电路的工作原理是通过第一个MOSFET（称为高侧MOSFET）来控制输入电压与输出电压之间的隔离，而第二个MOSFET（称为低侧MOSFET）则用来控制负载的供电。
以下是一个基本的双MOS管正激隔离驱动电路的原理描述：1. 输入侧（高侧）：输入电压通过一个整流器（如二极管）后，为高侧MOSFET提供驱动电压。
高侧MOSFET的栅极由一个驱动电路控制，该驱动电路可以产生足够快的开关信号，以控制MOSFET的导通和截止。
2. 隔离变压器：隔离变压器的高压侧连接到高侧MOSFET的源极，低压侧则连接到低侧MOSFET的栅极。
变压器的作用是实现输入与输出之间的电气隔离，同时提升或降低输出电压，以适应不同的负载需求。
3. 输出侧（低侧）：低侧MOSFET的源极连接到负载，而栅极则由隔离变压器的次级绕组提供驱动信号。
当高侧MOSFET导通时，隔离变压器的初级绕组与次级绕组之间的磁链增加，从而在次级绕组中产生电动势，驱动低侧MOSFET导通，为负载供电。
当高侧MOSFET截止时，低侧MOSFET也会随之截止，切断负载的供电。
4. 驱动电路：驱动电路通常包括脉冲宽度调制（PWM）控制器，它根据负载需求生成高侧和低侧MOSFET的开关信号。
驱动电路需要提供足够的电流来快速充放电MOSFET的栅极电容，以确保开关动作的快速完成。
5. 钳位电路：为保护MOSFET不受到输入电压或负载电压的过高影响，通常会设计钳位电路，以限制MOSFET的源漏电压。
这种电路的优点包括高效率、低电磁干扰（EMI）、良好的隔离性能等。
然而，设计时需要注意的问题包括MOSFET的选择、驱动电路的设计、变压器的设计、开关频率的选择、EMI的抑制等。
为了确保电路的稳定性和可靠性，还需要考虑电路的温升控制、过流保护、过压保护等保护措施。
第三部分：变压器隔离型变换电路的分析与设计解读
VFB
通过光耦检测输出电压反馈给控制芯片，TL431是一 个2.5V的基准电压。
2018/11/30 6
PC817的电流传输比CTR= 0. 8~ 1. 6
2018/11/30
7
（iii）通过变压器的附加（辅助）绕组通过电阻分压 器连接到VFB引脚端，间接稳定输出电压。如下图：
2018/11/30
2018/11/30
16
1、拓扑结构——工作原理、 波形，尤其是电感
电流的波形，变压器的工作方式（正激和反 激） （半桥）
2、控制电路——控制芯片 UC3842 3、控制电路与拓扑结构的连接，也就是完整电路工作
原理的分析——功率电路、控制电路、保护电路 学会分析电路的方法 4、调试电路和测试电路——根据示波器测试的波形分
（iii）通过变压器的附加（辅助）绕组通过电阻分压
器连接到VFB引脚端，间接稳定输出电压。只要满足
Vout N out Vs Ns
2018/11/30 5
（ii）通过光耦和TL431（AS431）采样输出电压连接 到VFB引脚） Vout+
Vout R19 R20 VR1 2.5 R20 VR1
TX1
R2
36 V1
IRF530
***
R1 C1
Q1
IRF530
Q2
2018/11/30
2
隔离式反激变换器由于元器件少、电路结构简单，广
泛应用于低功率（<200W)输出电路中。 PWM 控制芯片采用UC3842，用UC3842如何控制
flyback变换器。
flyback变换器中引入变压器（变压器的作用）：实现
8
（3）Isense---电感电流检测 检测电感电流，一般通过串联一个电阻，把电流信号转 变为电压信号；通过电流变压器来检测电流。
几种MOS管的驱动问题
这种驱动电路仅适合于信号频率小于 100kHz 场合,因信号频率相对载波频率太高的 话,相对延时太多,且所需驱动功率增大,UC3724 和 UC3725 芯片发热厉害温升较高,故 100kHz 以上开关频率仅对较小极电容的 MOSFET 才可以。 对于 1kVA 左右开关频率小于 100kHz 场合,它是一种性能良好的驱动电路。 该电路具有以下特点： 单电源工作,控制信号与驱动实现隔离,结构简 单尺寸较小,尤其适用于占空比变化莫测或信号频率也变化的场合。 3 结语 本文介绍的几种 MOSFET 驱动电路均有以下优点： 结构较简单可靠;单电源工作;适用于中小功率开关电源。 以上电路均已应用到不同功率的实际 开关电源的原理样机中,经过了实验的检验。
但该电路所存在的一个较大缺点是输出电压的幅值会随着占空比的变化而变化。当 D 较小时,负向电压小,
该
电路的抗干扰性变差,且正向电压较高,应该注意使其幅值不超过 MOSFET 栅极的允许电压。当 D 大于 0.5 时驱动电压正向电压小于其负向电压, 此时应该注意使其负电压值不超过 MOSFET 栅极的允许电压。 所以该电路比较适用于占空比固定或占空比变化范围不大以及占空比小于 0.5 的场 合。
当 V1 导通时,V2 关断,两个 MOSFET 中的上管的栅、源极放电,下管的栅、源极充电,即上管关断、下管导通,则被驱动的功率管关断;反之 V1 关 断时,V2 导通,上管导通,下管关断,使驱动的管子导通。因为上下两个管子的栅、源极通过不同的回路弃、放电,包含有 V2 的回路由于 V2 会不 断退出饱和直至关断,所以对于 S1 而言导通比关断要慢,对于 S2 而言导通比关断要快,所以两管发热程度也不完全一样,S1 比 S2 发热要严重。 该驱动电路的缺点是需要双电源,且由于 R 的取值不能过大,否则会使 V1 深度饱和,影响关断速度,所以 R 上会有一定的损耗。 还有一种与其相类似的电路如图 2(b)所示,改进之处在于它只需要单电源。其产生的负压由 5.2V 的稳压管提供。同时 PNP 管换成 NPN 管。在该 电路中的两个 MOSFET 中,上管的发热情况要比下管较轻,其工作原理同上面分析的驱动电路,故不再赘述。
典型的mos管驱动电路
典型的mos管驱动电路
典型的MOS管驱动电路有以下几种：
1.推挽输出电路增强驱动：该驱动电路的作用是增加电流供应能
力，快速完成栅极电容输入的充电过程。
这种拓扑增加了导通所需要的时间，但是减少了关断时间，开关管能快速开通且避免上升沿的高频振荡。
2.驱动电路加速MOS管的关断：在关断的瞬间，驱动电路可以提
供尽可能低阻抗的通路，使MOSFET的栅极和源极之间的电容
快速放电，保证开关管可以快速关断。
为了使栅源极间电容电压的快速泄放，常在驱动电阻上并联一个电阻和一个二极管，其中D1通常采用快恢复二极管，缩短了关断时间并降低了关
断损耗；Rg2的作用是防止电源IC在关断时因电流过大而烧
坏。
3.变压器驱动电路加速MOS管的关断：为了满足驱动高边MOS管
的要求，通常使用变压器驱动器，有时也用于安全隔离。
以上信息仅供参考，建议咨询专业人士获取更准确的信息。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
MOS管驱动变压器隔离电路分析和应用
今天在研究全桥电路，资料和书上谈到的，大多数基于理想的驱动器（立即充电完成）。
这里
一篇幅把MOS管驱动的来龙去脉搞搞清楚。
预计要分几个篇幅：
1.MOS管驱动基础和时间功耗计算
2.MOS管驱动直连驱动电路分析和应用
3.MOS管驱动变压器隔离电路分析和应用
4.MOS管网上搜集到的电路学习和分析
今天主要分析MOS管驱动变压器隔离电路分析和应用和MOS管驱动基础和时间功耗计算。
参考材料：
《Design And Application Guide For High Speed MOSFET Gate Drive Circuits》是一份很好的材料《MOSFET 驱动器与MOSFET 的匹配设计》也可以借鉴。
首先谈一下变压器隔离的MOS管驱动器：
如果驱动高压MOS管，我们需要采用变压器驱动的方式和集成的高边开关。
这两个解决方案都有自己的优点和缺点，适合不同的应用。
集成高边驱动器方案很方便，优点是电路板面积较小，缺点是有很大的导通和关断延迟。
变压器耦合解决方案的优点是延迟非常低，可以在很高的压差下工作。
常它需要更多，缺点是需要很多的元件并且对变压器的运行有比较深入的认识。
变压器常见问题和与MOS管驱动相关的问题：
变压器有两个绕组，初级绕组和次级绕组实现了隔离，初级和次级的匝数比变化实现了电压缩放，对于我们的设计一般不太需要调整电压，隔离却是我们最注重的。
理想情况下，变压器是不储存能量的（反激“变压器”其实是耦合电感）。
不过实际上变压器还是储存了少量能量在线圈和磁芯的气隙形成的磁场区域，这种能量表现为漏感和磁化电感。
对于功率变压器来说，减少漏感可以减少能量损耗，以提高效率。
MOS管驱动器变压器的平均功率很小，但是在开通和关闭的时候传递了很高的电流，为了减少延迟保持漏感较低仍然是必须的。
法拉第定律规定，变压器绕组的平均功率必须为零。
即使是很小的直流分量可能会剩磁，最终导致磁芯饱和。
这条规则对于单端信号控制的变压器耦合电路的设计有着重大影响。
磁芯饱和限制了我们绕组的伏秒数。
我们设计变压器必须考虑最坏情况和瞬时的最大的伏秒数。
（在运行状态下，最坏情况和瞬时的，最大占空比和最大电压输入同时发生的情况），唯一我们确定的是变压器有一个稳定的电源电压。
对于单端应用的功率变压器来说，很大一部分开关周期需要保留来保证磁芯的正确复位（正激变换器）。
复位时间大小限制电路运行的占空比。
不过由于采用交流耦合实现了双向磁化，即使对于单端
MOS管驱动变压器也不是问题。
单端变压器耦合MOS管驱动电路
隔直电容必须在源边电路，起到的作用是提供重启电压，如果没有该电容，变压器的磁化电压和占空比相关，变压器磁性可能饱和。
双端变压器耦合MOS管驱动电路
篇幅把MOS管驱动的来龙去脉搞搞清楚。
预计要分几个篇幅：
1.MOS管驱动基础和时间功耗计算
2.MOS管驱动直连驱动电路分析和应用
3.MOS管驱动变压器隔离电路分析和应用
4.MOS管网上搜集到的电路学习和分析
今天主要分析MOS管驱动变压器隔离电路分析和应用和MOS管驱动基础和时间功耗计算。
参考材料：
《Design And Application Guide For High Speed MOSFET Gate Drive Circuits》是一份很好的材料《MOSFET 驱动器与MOSFET 的匹配设计》也可以借鉴。
首先谈一下变压器隔离的MOS管驱动器：
如果驱动高压MOS管，我们需要采用变压器驱动的方式和集成的高边开关。
这两个解决方案都有自己的优点和缺点，适合不同的应用。
集成高边驱动器方案很方便，优点是电路板面积较小，缺点是有很大的导通和关断延迟。
变压器耦合解决方案的优点是延迟非常低，可以在很高的压差下工作。
常它需要更多，缺点是需要很多的元件并且对变压器的运行有比较深入的认识。
变压器常见问题和与MOS管驱动相关的问题：
变压器有两个绕组，初级绕组和次级绕组实现了隔离，初级和次级的匝数比变化实现了电压缩放，对于我们的设计一般不太需要调整电压，隔离却是我们最注重的。
理想情况下，变压器是不储存能量的（反激“变压器”其实是耦合电感）。
不过实际上变压器还是储存了少量能量在线圈和磁芯的气隙形成的磁场区域，这种能量表现为漏感和磁化电感。
对于功率变压器来说，减少漏感可以减少能量损耗，以提高效率。
MOS管驱动器变压器的平均功率很小，但是在开通和关闭的时候传递了很高的电流，为了减少延迟保持漏感较低仍然是必须的。
法拉第定律规定，变压器绕组的平均功率必须为零。
即使是很小的直流分量可能会剩磁，最终导致磁芯饱和。
这条规则对于单端信号控制的变压器耦合电路的设计有着重大影响。
磁芯饱和限制了我们绕组的伏秒数。
我们设计变压器必须考虑最坏情况和瞬时的最大的伏秒数。
（在运行状态下，最坏情况和瞬时的，最大占空比和最大电压输入同时发生的情况），唯一我们确定的是变压器有一个稳定的电源电压。
对于单端应用的功率变压器来说，很大一部分开关周期需要保留来保证磁芯的正确复位（正激变换器）。
复位时间大小限制电路运行的占空比。
不过由于采用交流耦合实现了双向磁化，即使对于单端MOS管驱动变压器也不是问题。
单端变压器耦合MOS管驱动电路
比相关，变压器磁性可能饱和。
双端变压器耦合MOS管驱动电路。