电源管理

简单的电路克服了MOSFET门限电压挑战

2014年12月17日,

当MOSFET或IGBT的门限值电压高于可用的驱动电压时，标准是使用运放或其他驱动器来弥补差异。该电路使用了一个基本的光耦合器加上几个简单的无源器件来达到所需的效果。

萨贾德海达尔

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在某些情况下，驱动MOSFET(或IGBT)的电压低于其门限值电压(V_Th)．这通常是通过一个驱动器或运放来将信号提升到足够驱动设备的水平。然而，如果供电设备的电源电压低于或接近V_Th，那么即使是轨对轨运放也不能驱动MOSFET。

1.该光耦合器作为电流源提供驱动MOSFET栅电压低于阈值电压;R3为测试脉冲发生器的内阻。

一种简单的技术可以用来驱动信号低于V的MOSFET_Th(图1)．光耦合器U1的隔离LED由负载电源(+2.5 V)供电，电位器R1 (100 kΩ)连接在光耦合器的输出端。由于U1是光伏耦合器，在一定电压范围内充当恒流源，其范围由器件特性决定。

通过改变R1的电阻，可以在不同的点对MOSFET Q1进行偏置，从而在R1上设置不同的电压(图2)．R4设置为68 Ω， LED正向电流设置为约16.5 mA，这提供短路电流I_SC的光伏输出功率约为48 μA。电容C1确保低信号路径阻抗;它的值应该远远高于MOSFET Q1的栅电容。在这里，我们选择C1 = 0.1 μF，这是高于栅电容的MOSFET正在使用。

2.光伏耦合器的输出特性表明，通过调节R1的值，可以调节MOSFET的偏置点。

电阻负载R2 (2 Ω)用于测试电路。调整R1，使电压接近Q1的阈值电压，测量值约为1.9 V。使用TPL191B，可获得的最大输出电压约为7 V (V_OC大约是8 V)，哪一个高于阈值V_Th大多数设备。用一个信号发生器在输入端(V_在）;信号发生器具有25 Ω (R3)的内阻。两个输入电压(V_在)和输出电压(V_出)用示波器测量(图3)．

3.输入电压和输出电压之间的关系也表现出轻微的开/关时间延迟，这主要是由于用于测试刺激的脉冲发生器的内阻。

将MOSFET开关到“on”状态的总输入电压为1.2 V + 1.9 V = 3.1 V，高于电源电压(2.5 V)_从和t_在)主要是由于脉冲发生器的电阻(R3)。在关断过程中，由于负载电感，输出电压会发生轻微的超调。2-Ω负载不是纯电阻的，因为它也有一点电感。可以使用较小的输入信号(V_在)来开关MOSFET，这取决于所选MOSFET的漏极电流和跨导。

该电路工作从直流到高频，由MOSFET设定。要看到与其他mosfet的影响，使用LTSpice或任何其他模拟工具与恒流源替代光伏耦合器。在这种情况下，使用48 μA的电流源。

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Sajjad Haidar是不列颠哥伦比亚大学(UBC)电子工程服务的电子技术专家。他拥有达卡大学(孟加拉国)应用物理学和电子学硕士学位。此前，他在日本可调谐固体激光器和光电子学领域工作了7年。可以联系到他sajjad_haidar@yahoo.com．

1.数据表,TLP191B光耦合器．

2.数据表,IRLU3103 MOSFET．