如何使用 5V 電源去驅(qū)動(dòng)10V FET？

我們將在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電路和開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器中看到的一種非常常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)使用兩個(gè)功率 FET，一個(gè)堆疊在另一個(gè)之上。在操作中，上下 FET 輪流導(dǎo)通。首先，上部 FET 開(kāi)啟，下部 FET 關(guān)閉。然后他們切換狀態(tài)。

這是國(guó)際整流器數(shù)據(jù)表中IR3870的內(nèi)部電路。這是一個(gè)非常典型的降壓穩(wěn)壓器(這意味著輸出電壓低于輸入電壓)。請(qǐng)牢記稱(chēng)為“BOOT”的連接。

顯示功率級(jí)的 IR3870 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。兩個(gè) N 溝道功率 FET 在 IC 內(nèi)部，因此只需要外部無(wú)源元件。這是將IC變成工作電源的外部電路。

BOOT 連接為上部功率 FET 驅(qū)動(dòng)電路供電。注意將輸入電源連接到引導(dǎo)引腳的肖特基二極管。在輸出端沒(méi)有任何開(kāi)關(guān)活動(dòng)的情況下，V-BOOT 將等于 PVCC 減去二極管壓降(幾分之一伏)。假設(shè) PVCC=5VDC，V-BOOT 為 4.5VDC。

顯然，上下 FET 的 FET 驅(qū)動(dòng)電路需要電源才能在正確的時(shí)間向每個(gè) FET 柵極施加正電壓以將它們打開(kāi)。對(duì)于較低的 FET，源極連接與電路公共端或接地相連，因此很容易上電。向柵極施加幾伏電壓，F(xiàn)ET 就會(huì)硬開(kāi)啟(導(dǎo)通電阻非常低)。讓我們假設(shè)，在柵極上施加 4VDC 時(shí)，F(xiàn)ET 處于硬導(dǎo)通狀態(tài)。對(duì)于上層 FET，這更加困難。如果我們將 4VDC 施加到上 FET 柵極，它將開(kāi)始打開(kāi)。但是通過(guò)開(kāi)啟(導(dǎo)通)，其源極電壓將開(kāi)始上升，接近其漏極電壓。但是當(dāng)源極電壓接近柵極電壓時(shí)，F(xiàn)ET 會(huì)更難地停止開(kāi)啟。如果它只是在途中的一部分，功耗會(huì)很高。這正是你不知道的 想要一個(gè)開(kāi)關(guān)電源。

請(qǐng)記住，此電源電路的目的是讓上下 FET 根據(jù) IC 中其他地方的電源控制電路的 PWM 要求輪流打開(kāi)和關(guān)閉。在標(biāo)記為 PHASE 的節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生的 PWM 波形應(yīng)該是在 0VDC 和 5VDC 之間來(lái)回反彈的矩形波。這應(yīng)用于電感器和濾波電容器以產(chǎn)生(大部分)穩(wěn)態(tài)直流輸出。

如果我們將柵極電壓提高得更高，源極將簡(jiǎn)單地跟隨它。由于我們可用的最高電壓是 5VDC，因此我們無(wú)法充分打開(kāi)上部 FET — 除非我們可以添加一個(gè)單獨(dú)的更高電壓源來(lái)驅(qū)動(dòng)上部 FET 柵極。這就是我們回到 BOOT 電路的地方。

通過(guò)將一個(gè)小值電容器(可能在 0.01 到 0.1μF 范圍內(nèi))的一側(cè)連接到 PHASE 節(jié)點(diǎn)，將另一側(cè)連接到 BOOT 節(jié)點(diǎn)，我們可以得到我們 需要的東西。這就是發(fā)生的事情——假設(shè)如上所述，我們開(kāi)始稍微打開(kāi)上部 FET。還記得由于肖特基二極管，BOOT 電容器的上側(cè)為 4.5VDC。隨著上部 FET 稍微開(kāi)啟，PHASE 節(jié)點(diǎn)電壓開(kāi)始向 5VDC 上升。這會(huì)將 BOOT 電容器的上側(cè)相應(yīng)推高，從而提高上 FET 驅(qū)動(dòng)電路的電源電壓。這會(huì)使上部 FET 開(kāi)啟更多;該過(guò)程迅速將 BOOT 電壓提高到幾乎是 PVCC 電壓的兩倍。

由于此電壓供應(yīng)完全基于電容器上的電荷，因此它不會(huì)保持很高的時(shí)間，但它只需要在幾十到幾百微秒內(nèi)可用。然后整個(gè)過(guò)程重復(fù)。我們將在許多不同的電源中看到該電路。它允許上部 FET 通過(guò)自己的自舉將其柵極拉高而自行開(kāi)啟。