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。

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。

MOSFET的驱动技术详解simtriex/simplis仿真电路用软件MOSFET作为功率开关管，已经是是开关电源领域的绝对主力器件。

虽然MOSFET作为电压型驱动器件，其驱动表面上看来是非常简单，但是详细分析起来并不简单。

下面我会花一点时间，一点点来解析MOSFET的驱动技术，以及在不同的应用，应该采用什么样的驱动电路。

首先，来做一个实验，把一个MOSFET的G悬空，然后在DS上加电压，那么会出现什么情况呢？很多工程师都知道，MOS会导通甚至击穿。

这是为什么呢？我根本没有加驱动电压，MOS怎么会导通？用下面的图1，来做个仿真；去探测G极的电压，发现电压波形如图2所示。

图1 图2这种情况有什么危害呢？实际情况下，MOS肯定有驱动电路的么，要么导通，要么关掉。

问题就出在开机，或者关机的时候，最主要是开机的时候，此时你的驱动电路还没上电。

但是输入上电了，由于驱动电路没有工作，G级的电荷无法被释放，就容易导致MOS导通击穿。

那么怎么解决呢？在GS之间并一个电阻。

其仿真的结果如图4。

几乎为0V。

图3 图4什么叫驱动能力，很多PWM芯片，或者专门的驱动芯片都会说驱动能力，比如384X 的驱动能力为1A，其含义是什么呢？假如驱动是个理想脉冲源，那么其驱动能力就是无穷大，想提供多大电流就给多大。

但实际中，驱动是有内阻的，假设其内阻为10欧姆，在10V电压下，最多能提供的峰值电流就是1A，通常也认为其驱动能力为1A。

那什么叫驱动电阻呢，通常驱动器和MOS的G极之间，会串一个电阻，就如下图5的R3。

驱动电阻的作用，如果你的驱动走线很长，驱动电阻可以对走线电感和MOS结电容引起的震荡起阻尼作用。

但是通常，现在的PCB走线都很紧凑，走线电感非常小。

第二个，重要作用就是调解驱动器的驱动能力，调节开关速度。

当然只能降低驱动能力，而不能提高。

图5对上图进行仿真，R3分别取1欧姆，和100欧姆。

下图6是MOS的G极的电压波形上升沿。

mos管光隔离驱动电路概述及解释说明1. 引言1.1 概述随着电子技术的发展，MOS管光隔离驱动电路作为一种重要的电路设计方案被广泛应用。

该驱动电路能够将高压和低压两个不同电压系统之间进行有效地隔离，以保护高压系统中的敏感元件不受低压系统产生的干扰或噪声影响。

同时，该驱动电路还能提供可靠的信号传输功能，使得不同电压系统之间能够进行安全且可靠的通信。

1.2 文章结构本文分为五个主要部分来对MOS管光隔离驱动电路进行概述与解释说明。

首先是引言部分，介绍了本文所要讨论的主题背景、驱动电路在现代科技中的重要性以及文章的结构框架。

接下来，在第二部分中，我们将详细阐述MOS管光隔离驱动电路的定义、工作原理以及在各个应用领域中的具体应用。

第三部分将对MOS管光隔离驱动电路进行更加深入地探讨，包括对光隔离器件的介绍、驱动电路设计要点的解析，以及对该电路的优缺点分析。

在第四部分，我们将通过实验或案例分析来验证MOS管光隔离驱动电路的性能与可行性，并进行结果讨论与总结。

最后，在第五部分中，我们将对全文进行总结，并展望未来发展方向和应用前景。

1.3 目的本文旨在全面介绍MOS管光隔离驱动电路的概念和工作原理，并详细探讨其在各个领域中的应用。

通过对光隔离器件和驱动电路设计要点的解析，读者将能够更好地理解MOS管光隔离驱动电路的核心技术和关键特点。

同时，通过对该电路优缺点的分析以及实验或案例分析的展示，读者可以深入了解其性能表现及可行性。

最后，本文还将为读者提供关于未来发展方向和应用前景的展望，希望能够为相关领域的研究人员提供参考和启发。

2. MOS管光隔离驱动电路概述2.1 MOS管光隔离驱动电路的定义MOS管光隔离驱动电路是一种利用光隔离器件将控制信号从输入端传输到输出端，实现对MOS（金属氧化物半导体）管进行控制的电路。

通过使用光隔离器件，可以有效地隔离输入与输出之间的电路连接，以增强系统的安全性和可靠性。

2.2 工作原理MOS管光隔离驱动电路由两个主要部分组成：输入端和输出端。

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。

单端mos管(场效应管)驱动变压器
《单端mos管驱动变压器》
单端mos管(场效应管)驱动变压器是一种常用的电子元件，它能够将输入的电信号转换成能够
驱动变压器的信号。

单端mos管驱动变压器主要用于电力电子设备中，如变频器、逆变器等。

单端mos管驱动变压器的工作原理是利用mos管的导通和截止来控制输入信号的变化。

当
mos管处于导通状态时，输入信号能够通过mos管传递给变压器；而当mos管处于截止状态时，输入信号无法通过mos管传递给变压器。

通过控制mos管的导通和截止状态，就能够实现对
输出信号的控制。

在实际应用中，单端mos管驱动变压器具有一些优点。

首先，它具有驱动能力强、响应速度快的特点，能够满足对输出信号速度要求较高的场合。

其次，单端mos管驱动变压器的结构简单、成本低廉，适合大规模生产。

另外，它还能够适应多种输入信号类型，如数字信号、模拟信号等。

然而，单端mos管驱动变压器也存在一些不足之处。

例如，在高频率和高功率下，mos管容易
产生损耗和发热，需要特别注意散热和防过载保护。

此外，mos管驱动变压器的输出信号受到mos管导通和截止状态的影响，可能存在一定的失真。

总的来说，单端mos管驱动变压器在电力电子领域中有着广泛的应用，它能够实现对变压器输出信号的精确控制，为电子设备的正常运行提供保障。

随着技术的不断进步，单端mos管驱动变压器的性能将不断提升，为电力电子领域的发展注入新动力。

MOS管驱动电路中，与隔离变压器串联的电容起什么作用？
如下图，用隔离变压器来驱动MOS管，图中电容C1起什么作用呢？
答案是:变压器的磁复位作用。

分析如下:
变压器耦合优点是延迟非常低，可以在很高的压差下工作。

因此驱动大功率的MOS管一般会采用变压器隔离的方式。

也有用IC来驱动的。

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。

使用隔离变压器之后，变压器磁芯如何在每个脉动工作磁通之后都能恢复到磁通起始值，这是产生的新问题，称为去磁复位问题。

因为线圈通过的是单向脉动激磁电流，如果没有每个周期都作用的去磁环节，剩磁通的累加可能导致出现饱和。

这时开关导通时电流很大；断开时，过电压很高，导致开关器件的损坏。

而且在使用时加在变压器原边的驱动信号可能会出现偏差，尤其在批量生产时不能保证正负伏秒积完全相等。

所以需要在电路中串联电容C1，作用是为磁化的磁芯提供复位电压，如果没有这个电容，会出现磁饱和。

与电容串联电阻R1的作用是为了防止占空比突然变化形成LC震
荡，因此加这个电阻进行缓解。

名词理解:
伏秒原则: 处于稳定状态的电感，开关导通时间（电流上升段）的伏秒数须与开关关断（电流下降段）时的伏秒数在数值上相等，尽管两者符号相反。

即：ΔIon=ΔIoff。

伏秒原则可以保证电感不会出现偏磁现象，不会出现饱和。

四、MOS管的作用——隔离一、MOS管的隔离作用如果我们想实现线路上电流的单向流通，比如只让电流由A——》B，阻止由B——》A请问可以怎么做？方法1：加入一个二级管方法2：加入MOS管此处MOS管实现的功能就是：隔离作用。

所以，所谓的MOS管的隔离作用，其实质也就是实现电路单向导通，它就相当于一个二级管。

但在电路中我们常用隔离MOS，这是因为：使用二级管，导通时会有压降，会损失一些电压。

而使用MOS管做隔离，在正向导通时，在控制极加合适的电压，可以让MOS管饱和导通，这样通过电流时几乎不产生压降。

看下面的示例：在我们每天都在使用的笔记本电脑主板上的隔离，其实质是将适配器电压（+19V）和电池电压（+12V左右）分隔开来。

不让它们直接相通。

但又能在拔除任意一种电源时，保证电脑都有持续的供电，实现电源无缝切换。

为什么在不用适配器时，还要用Q1隔离12V呢？我找到的一种解释是：人们在使用笔记本电脑时，经常会同时插上适配器和电池。

如果遇到电网停电，笔记本会自动切换到电池12V供电。

这个时候适配器虽然不再供电，但仍相连在笔记本上。

如果没有Q1隔离，12V电压会直接进入适配器内部的输出电路，有可能烧毁适配器。

这一解释自己没有做过验证，大家可以讨论一下对与错。

如果不用Q2隔离，同时插上适配器和电池会怎样？现象是：大电流。

当然这只有在维修稳压电源上才可以看到：电流直接达到稳压电源的最大值6A以上，短路灯狂闪。

电池充电不就是用较高的电压加到电池上来进行的吗？那么，你觉得，为什么会出现这样的现象呢？讨论：“不用Q2隔离，或者是Q2被击穿短路时大电流的原因”电池电压一般是在12V以下，我们就将其看作12V。

19V电源呢，我们也可以当作一个大电池，那么一个19V的电池和一个12V的电池如下相连，导线中电流会是多少呢？经过两次等效，就相当于将一根导线两端接到7V电池的两端。

导线的电阻极小，如果我们认为它是0.1欧姆。

那么在导线中流过的电流会是多少：稳压电源的最大电流一般是6A左右，所以会出现大电流报警。

MOSFET驱动电路分析与设计包尔恒【摘要】文中介绍了驱动电流、驱动功耗的计算方法；分析了MOSFET开关过程中电流电压的变化规律；最后对常用的驱动电路解决方案及其优缺点、设计中需要注意的问题等进行了分析总结.根据MOSFET门级驱动电路的特点及设计过程中需要考虑的影响因素,为可靠、高性能的MOSFET应用设计提供参考.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2013(030)002【总页数】4页(P34-37)【关键词】MOSFET;驱动电流;开通关断;驱动电路【作者】包尔恒【作者单位】深圳麦格米特电气股份有限公司,广东深圳518057【正文语种】中文【中图分类】U270;TN86功率场效应晶体管（简称Power Mosfet）是所有全控型电力电子器件中工作频带最宽的一种，因此在高频化进程中得到广泛应用。

MOSFET使用中驱动电路的设计显得尤为关键，它直接关系到MOSFET的性能发挥及整体电路的效率和可靠性。

1 MOSFET开关模型及驱动基本要求1．1 MOSFET开关特性模型MOSFET的开关特性模型可用图1表示，开关特性取决于下述三个极间电容的电压变化速度有多快：CGD ＝CRSS CRSS：反馈电容CGS ＝CISS－CRSS CISS：输入电容CDS ＝COSS－CRSS COSS：输出电容图1 MOSFET的开关特性模型快速开关需要栅极驱动电路的负载能力足够大，以在要求时间内完成对等效栅极电容（CEI）的充电。

这里需要注意几个容易忽略的问题：（1）内部引线栅极输入电阻RGI，降低了开关速度和dv／dt耐受能力；（2）栅极门槛电压UTH具有负温度系数特性，通常为–7 mV／℃，高温时门槛电压会降低，在逻辑电平设计应用中需要考虑，这一特性降低了高温下UGS的抗干扰能力而易引起误导通，同时也使得在更低的门极电压下才能可靠关断；（3）源极引线电感LS和漏极引线电感LD在开关过程中会引起应力问题，如UGS负压等，设计中尽量从布局方面减小引线电感。