Buck电源中绝缘栅场效应管的驱动方法

Buck电源中绝缘栅场效应管的驱动方法

作者：王华彪 魏金玲 常辉 陈亚宁

一、 引言

      图一所示的单管降压电源，拓扑很简单，但由于MOSFET的源极电位不固定，驱动不是很容易。本文就斩波电源的不同驱动方式，分别就其电路的复杂性、驱动脉冲质量、价格成本以及工作频率的适应性等方面进行了分析和比较。

二、各种驱动电路分析

1、 电平转换直接驱动

      当主电路的供电电压不太高时，可插入图二所示的电平转换驱动电路。这种方法的优点是成本较低，缺点一是当输入电压Vin较高时不易处理好；二是电平移动驱动部分需要电荷泵供电，因此电路比较繁复。

2、 光电耦合器隔离驱动

      这是一种常用的方法，如图三所示，优点是电路比较成熟，但光耦次级需要隔离电源，由于光耦的速度不是很快，工作频率不能太高，并可能降低电源的瞬态响应速度。

3、 变换MOSFET的位置，直接驱动

      如图四所示，将MOS管移到供电电源的负端，就可用IC输出的信号直接驱动。优点是驱动成本低，缺点一是输出地悬浮，抗干扰性差；二是不能直接引进反馈，需要再加光耦隔离传送。

4、 变压器直接隔离驱动

      图5所示这种直接驱动方法的突出优点是成本最低，但由于变压器只能传递交流信号，因此输出的正负脉冲幅值随占空比而变，只适用于占空比在0.5左右、而且变化不大的情况。同时由于变压器的负载是MOS管的输入电容，驱动脉冲的前后沿一般不会很理想。

5、 有源变压器驱动

      用变压器传送信号，次级另加隔离电源和放大电路，如图6所示。因为变压器只传送信号，因此响应比较快，工作频率可以很高，次级有源，可以输出比较陡峭的脉冲信号。缺点是要有一路隔离的电源供给。

6、 采用新型隔离驱动组件直接驱动

      图7示出的是采用KD103(原CMB3)型驱动模块的斩波电路，该驱动组件是北京落木源公司开发出的单管隔离驱动器。该款驱动器使用变压器隔离，采用分时技术，在输入信号的上升和下降沿传递PWM的信号，在平顶阶段传递能量，因而能够输出陡峭的驱动脉冲。这种驱动方法的优点是使用方便（在MOSFET功率不大时，只要如图7连接就可以了），驱动脉冲质量好，工作频率高，体积较小，输入电压最高可达1000V，价格也比较便宜。缺点是工作频率低时要求的变压器体积比较大，同时成本稍高些，但考虑到简化了设计、并降低了装配成本，总成本可能还要低些。

三、结语

      下表总结了上面的分析，可以看出，在大多数情况下，采用KD103(原CMB3)专用斩波隔离驱动器是较佳的选择。