用PNP三極管搭建MOSFET快速關斷電路為什么要并聯(lián)一個二極管，1000字搞定它

Part 01、前言

下圖是一個使用PNP晶體管實現(xiàn)的MOSFET驅動電路，電路很簡單，一個RGATE電阻、二極管DON和關斷晶體管QOFF。這個電路設計類似“輕量版Totem-Pole”的MOSFET驅動拓撲，既保留了高效驅動的優(yōu)點，又通過獨特布局優(yōu)化了性能。RGATE電阻和晶體管QOFF的作用很好理解，但是二極管DON有什么用呢？今天就來講解一下。

Part 02、電路講解

這電路的核心在于QOFF也就是關斷PNP和DON開通二極管的配合，QOFF在關斷期間通過基極-發(fā)射極結與MOSFET柵極-源極形成局部短路，迅速對柵極電容Cgs放電。RGATE的作用是限制開通速度，確保電流Ig≈(VDRV-Vgs(th))/RGATE（Vgs(th)為閾值電壓）不過激，防止振蕩。

DON二極管有什么用呢？這玩意在這里是個“多面手”：

首先DON二極管是提供開通電流路徑，對MOSFET的柵極寄生電容Cgs快速充電。

其次DON二極管可以保護QOFF的基極-發(fā)射極結，避免開通過程初期的反向電壓擊穿QOFF的基極-發(fā)射極結，比如MOSFET開啟時，柵極產生振蕩可能會在QOFF的基極-發(fā)射極結產生的反向偏置電壓，一般三極管基極-發(fā)射極反向耐壓在6V左右，比如下圖，并聯(lián)一個二極管就能避免QOFF的基極-發(fā)射極結被損壞。

最小環(huán)路與低損耗：

這個電路的亮點在于優(yōu)化了電流環(huán)路。MOSFET關斷時，QOFF將高峰值放電電流限制在最小的環(huán)路內：柵極、源極、QOFF的集電極和發(fā)射極之間，高峰值放電電流可能達數(shù)百mA，取決于Cgs和dv/dt值，環(huán)路中的寄生電感L_parasitic通過采用短走線可以降到1nH左右，阻抗Z_L = jωL（ω = 2πf，f = 100MHz）僅約j0.6Ω，這樣可以把柵極振蕩被壓得死死的。

而且關斷電流不需要返回驅動器，避免了MOSFET誤導通風險，因為驅動器輸出阻抗R_driver在dv/dt出現(xiàn)時會產生壓降。而且這還順帶把驅動器功率損耗砍了整整一半，而且QOFF一直處于不飽和狀態(tài)，因為基極電流Ib < Ic / β，β ≈ 20-50，這樣可以確保三極管快速切換，開關時間t ≈ Qg / Ig（Qg為柵極電荷）也會比較小。

鉗位機制：

而且這個電路設計跟Totem-Pole驅動器有異曲同工之妙。QOFF的基極-發(fā)射極結和DON的正向特性，讓柵極電壓被鉗制在：

最低：GND+0.7V（QOFF導通時）

最高：VDRV-0.7V（DON導通時）

比如VDRV = 12V，則柵極電壓被鉗制在0.7V到11.3V，這大大降低了柵極電壓過壓的風險，相當于給MOSFET裝了個“防爆膜”。而且這樣可以省了柵極加穩(wěn)壓二極管的麻煩。

這電路唯一的遺憾在于QOFF的基極-發(fā)射極壓降≈0.7V，讓柵極無法拉到真正的0V。當Vgs < 0.7V時，剩余電荷放不掉，關斷不徹底。不過，對于高頻開關場景，這點瑕疵影響不大。

總結來說：

布局：驅動器貼MOSFET放置，D_ON和Q_OFF走線要短，寄生電感降到最低。

RGATE：10-20Ω起步，示波器測Vgs波形，振鈴超10%就調大。

旁路電容：VDRV旁加0.1μF+1μF，穩(wěn)住瞬態(tài)。

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