MOSFET范文10篇

摘要：SKHI22A/B是德國西門康（SEMIKRON）公司推出的一種新型的IGBT/MOSFET的驅動模塊。文章介紹了SKHI22A/B的主要結構特點和功能，給出了它的具體應用電路。

關鍵詞：IGBT；驅動模塊；SKHI22A/B

1概述

SKHI系列驅動模塊是德國西門康（SEMIKRON）公司推出的一種新型IGBT／MOSFET驅動模塊。SKHI系列驅動模塊主要有以下特點：

●僅需一個不需隔離的＋15V電源供電

●抗dV／dt能力可以達到75kV／μs

摘要：介紹了一種專為IGBT和功率MOSFET設計的電力電子驅動器件——SCALE集成驅動器的性能特點和內部結構，給出了SCALE集成驅動器在中頻臭氧發生器電源中的應用電路。

關鍵詞：驅動電路；IGBT；功率MOSFET；中頻電源；臭氧發生器

電力電子器件的驅動電路是電力電子主電路與控制電路之間的接口，是電力電子裝置的重要環節，對整個裝置的性能有很大的影響。采用性能良好的驅動電路可使電力電子器件工作在比較理想的開關狀態，同時可縮短開關時間，減少開關損耗，這對裝置的運行效率、可靠性和安全性都有重要的意義。

驅動電路的常用形式是由分立元件構成的驅動電路，但目前的趨勢是采用專用的集成驅動電路。SCALE集成驅動器就是由瑞士CONCEPT公司生產的、專為IGBT和電力MOSFET提供驅動的電路。它具有多功能、低成本、易使用、可靠性好等特點。根據實際應用中對驅動性能、驅動輸出通道數目、隔離等不同要求，SCALE集成驅動器具有相應的不同型號因而可滿足不同的需求。

由于各種不同型號的SCALE集成驅動器在功能、結構和使用方法上大同小異，故本文不針對某種具體型號的SCALE器件作敘述，而是對整個系列的SCALE器件的共性進行論述，以便使讀者對SCALE器件有一個整體的認識，在應用時再根據具體的需要選擇具體型號的SCALE芯片。本文首先介紹SCALE集成驅動器的性能特點和內部結構；然后介紹它在中頻DBD型臭氧發生器電源中的應用，并給出了實驗波形。

1SCALE的性能特點及內部結構

---微處理器、FPGA和ASIC在上電和斷電期間通常要求內核與I/O電壓之間具有某種特定的關系，而這種關系在實際操作中是很難控制的，尤其是當電源的數目較多的時候。當不同類型的電源（模塊、開關穩壓器和負載點轉換器）混合使用時，該問題會進一步復雜化。最簡單的解決方案就是將電源按序排列，但是，在某些場合，這種做法是不足夠的。一種更受青睞而且往往是強制性的解決方案是使各個電源在上電和斷電期間彼此跟蹤。

電源排序

---簡單地按某種預先確定的順序來接通或關斷電源的做法一般被稱為“排序”。排序通常能夠通過采用電源監控器或簡單的數字邏輯電路來控制電源的接通/關斷（或RUN/SS）引腳而得以實現。圖1a和1b示出了采用一個LTC2902四通道電源監控器來對4個電源進行排序的情形。

---不幸的是，單靠排序有時是不夠的。許多數字IC都在其I/O和內核電源之間規定了一個最大電壓差，一旦它被超過則IC將會受損。在這些場合，對應的解決方案是使電源電壓彼此跟蹤。

電源跟蹤

---排序只是簡單地規定了電源斜坡上升或斜坡下降的順序，并且假定每個電源都在下一個電源開始變化之前轉換。電源跟蹤可確保電源之間的關系在整個上電和斷電過程中都是可以預測。

采用自保護MOSFET可以設計出高性價比的容錯系統，但損害或毀壞自保護MOSFET器件的工作情況確實存在。只有在系統設計時仔細考慮這些因素，才可以設計出高性價比而可靠的系統。

汽車電子系統中使用的功率器件必須能抵受極為嚴峻環境的考驗：它們必須能承受關閉瞬流和負載切斷電源故障引起的高壓毛刺；若環境工作溫度超過120℃，器件結溫則將隨之而來升高；線束中的眾多連接器位于方便組裝和維修的位置，這可能造成器件電氣連接的間斷。由于新的負載需要的功率越來越大，所以即使在正常的條件下工作，器件承受的壓力也明顯加大。

為了提高系統可靠性并降低保修成本，設計人員在功率器件中加入故障保護電路，以免器件發生故障，避免對電子系統造成高代價的損害。這通常利用外部傳感器、分立電路和軟件來實現，但是在更多情況下，設計人員使用完全自保護的MOSFET功率器件來完成。隨著技術的發展，MOSFET功率器件能夠以更低的系統成本提供優異的故障保護。

圖1顯示了完全自保護MOSFET的一般拓撲結構。這些器件常見的其他特性包括狀態指示、數字輸入、差分輸入和過壓及欠壓切斷。高端配置包括片上電荷泵功能。但是，大多數器件都具備三個電路模塊，即電流限制、溫度限制和漏-源過壓箝制，為器件提供大部分的保護。

短路故障

最常見也最麻煩的故障可能是短路。這類故障有以下幾種形式：負載間的短路、開關間的短路或電源接地的短路。而且，這些短路器件啟動和關閉時都會發生。由于短路故障通常是間歇性，即使在很短時間中就存在多種形式，使問題更為棘手。例如，在器件之間發生短路而MOSFET關閉的情況下，電流通過短路向MOSFET周圍分流。

傳感系統，例如飛機中的傳感系統，必須經得起各種故障條件從而避免元件和系統損壞，因為一次傳感器失效可能會導致災難性事件的發生。由兩個n溝道MOSFET與一個p溝道MOSFET串聯組成的通道保護器，無論有沒有接通電源，都能保護傳感元件不受信號途徑上瞬態電壓的影響（圖1）。在正常工作期間，通道保護器起串聯電阻器的作用。如果輸入電壓超過電源電壓，三只MOSFET中就有一只關斷，將輸出箝位在電源電壓以內，從而在過壓或電源失效情況下保護電路。不管有沒有接通電源，通道保護器都能工作，因此非常適用于那些無法保證正確上電順序的設備和熱插拔機架系統。圖2示出了一種輸入信號超過電源電壓的ADG465型通道保護器。該保護器能箝位輸出信號，從而保護通道保護器后面的傳感元件。

圖1，通道保護器可防止傳感電路受瞬態電壓沖擊。

圖2，通道保護器將瞬態過壓箝位在安全電平內。

當出現某種故障時，通道保護器輸入端電壓就會超過一個由電源電壓減去MOSFET閾值電壓設定的電壓。如果發生正過壓，則這一電壓是VDD-VTN，其中VTN是NMOSFET的閾值電壓（典型值為1.5V）。如果發生負過壓，則這一電壓是VSS-VTP，其中VTP是PMOSFET的閾值電壓（典型值為-2V）。當通道保護器的輸入超過上述兩個設定電壓中任何一個時，保護器都能將輸出箝位在這兩個電壓值以內。NMOSFET和PMOSFET都具有雙向故障保護和過壓保護功能，所以它們的輸入和輸出端可以交換使用。圖3顯示出了正過壓情況下的設定電壓和MOSFET狀態。

圖3，在出現正過壓時，設定電壓和MOSFET的狀態如圖中所示。

圖4，在出現故障條件時，輸出負載將電流限制在VCLAMP/RL以下。

引言

---當今的大多數電子產品（從手持式消費電子設備到龐大的電信系統）都需要使用多個電源電壓。電源電壓數目的增加帶來了一項設計難題，即需要對電源的相對上電和斷電特性進行控制，以消除數字系統遭受損壞或發生閉鎖的可能性。

---微處理器、FPGA和ASIC在上電和斷電期間通常要求內核與I/O電壓之間具有某種特定的關系，而這種關系在實際操作中是很難控制的，尤其是當電源的數目較多的時候。當不同類型的電源（模塊、開關穩壓器和負載點轉換器）混合使用時，該問題會進一步復雜化。最簡單的解決方案就是將電源按序排列，但是，在某些場合，這種做法是不足夠的。一種更受青睞而且往往是強制性的解決方案是使各個電源在上電和斷電期間彼此跟蹤。

電源排序

---簡單地按某種預先確定的順序來接通或關斷電源的做法一般被稱為“排序”。排序通常能夠通過采用電源監控器或簡單的數字邏輯電路來控制電源的接通/關斷（或RUN/SS）引腳而得以實現。圖1a和1b示出了采用一個LTC2902四通道電源監控器來對4個電源進行排序的情形。

---不幸的是，單靠排序有時是不夠的。許多數字IC都在其I/O和內核電源之間規定了一個最大電壓差，一旦它被超過則IC將會受損。在這些場合，對應的解決方案是使電源電壓彼此跟蹤。

摘要：飛利浦公司采用EZ-HVSOI工藝制造的全橋驅動器UBA2032T/TS可用于驅動任何一類負載，尤其適合于驅動HID燈。文中介紹了UBA2032T/TS的功能特點，給出了它的典型應用電路。

關鍵詞：全橋驅動器；高壓IC；UBA2032T/TS；HID燈驅動電路

1概述

飛利浦公司推出的UBA2032高壓單片IC是采用EZ－HVSO1工藝制造的一種高壓全橋驅動器。UBA2032在全橋拓撲中通過外部MOSFET可以驅動任何一種負載，尤其適用于驅動高強度的放電HID燈如高壓鈉燈和金鹵燈換向器等commutator。UBA2032的主要特點如下：

●內置自舉二極管和高壓電平移位器；

●橋路電壓最高可達550V，并可直接從IC的HV腳輸入高壓，以為內部電路產生低工作電壓，而無需附加低壓電源；

雖然車用電子在高度成長之后，所帶來的商機相當龐大，不過以現階段來看，不論是汽車廠、車用半導體廠，還是車用電子系統廠都將面臨到許多技術問題尚待解決。

這其中最重要，也是最關鍵的挑戰，就是面對在汽車上用了好幾十年的12V電壓，已經沒有辦法滿足高度電子化對于電壓的急迫需求。因此，除了必須要因應42V電壓取代12V電壓的技術問題之外，還有當汽車電源主體架構改變之后，可能要面臨到的高成本問題。由此可見，未來車用電子必須要尋求電源管理最佳化解決方案，甚至是以模擬、分離、電源MOSFET晶體管…等元件，解決車內應用與整合性的技術問題。

車用電力系統日漸短缺迫切需要新元件及新設計

越來越多的汽車電子設備，或電子系統導入車內應用之后，車用電力供應逐漸呈現不足的現象，使得汽車制造廠必須開始面對功率的控制，以及功率轉換技術提出更高的要求，借以推動車用功率半導體、相關封裝技術，能夠更進一步的往前發展，這當中所包含的領域，也不再只是功率大小，還是MOSFET（Metal-Oxide-SemiconductorFieldEffectTransister；MOSFET）晶體管、絕緣閘極晶體管（InsulatedGateBipolarTransistor；IGBT）及控制與保護回路整合模塊（IntelligentPowerModule；IPM）等問題。

歸納其主原因，是因為車上所使用的功率半導體元件與一般較常用的功率半導體元件比較起來，不論是對電壓或電流、開關頻率、功率損失、動態特性，甚至對于元件保護程度，都是相當嚴苛的；再加上汽車產業對于「用電」的規范，已經開始從12V提升到42V，所以對于汽車用電的要求也就更高了。另一方面，必須具備也可進行高頻切換動作及電能處理，才能使車上的電子產品，更能夠發揮輕薄短小的應用優勢，甚至是具有車上所需的高效率、信賴度與可靠性等要求。

汽車對于用電控制管理的概念成熟之后，其應用層面也越來越多；比方說，利用電力來作為汽車的制動及轉向等運用，使得汽車電力、電子技術領域開始進行革新動作，而在這場汽車電力變革的過程中，將以電子轉向或集成式啟動器交流發動機（IntegratedStarterAlternator；ISA）作為主要架構。因為這是一種完全可逆的電機系統，又可稱為交流伺服電動機，它是一種具有自動平衡式顯示設備，藉由隨動系統來確實執行元件，將放大器的輸出電壓（控制電壓）轉變為機械能，驅動滑動觸點，除了能夠讓系統持續保持在平衡狀態，還可以在高效率的狀態下，實現許多需要很大峰值功率的電子功能。

摘要：TD340驅動器芯片是ST微電子公司推出的一種用于直流電機的控制器件，可用于驅動N溝道MOSFET管。文中介紹了TD340芯片的工作原理，給出了TD340芯片在直流電機調速系統中的應用電路。

關鍵詞：TD340；直流電機調速；PWM

直流電機調速系統在現代化工業生產中已經得到廣泛應用。直流電動機具有良好的起、制動性能和調速性能，易于在大范圍內平滑調速，且調速后的效率很高，因此，采用硬件邏輯電路實現的PWM控制系統已在實踐中廣泛應用，但是，這種方法的硬件電路比較復雜，一般也無計算機接口。而本文介紹的以TD340驅動器芯片為核心的直流電機PWM調速控制系統則可以大大簡化硬件電路。該系統不僅可以模擬控制，而且具有計算機接口，同時具有良好的保護功能。

1系統工作原理

直流電機脈寬調速通過改變控制電壓的脈沖寬度來改變加在直流電機上的平均電樞電壓的大小，從而改變直流電機的轉速。圖1所示為可逆的PWM變換器主電路的H型結構形式。圖中，4個MOSFET管的基極驅動電壓分為兩組，其中Q2L和Q1H為一組，當Q2L接收PWM信號導通時，Q1H常開；而Q2H和Q1L截止。這時，電機兩端得到電壓而旋轉，而且占空比越大，轉速越高。由于直流電機是一個感性負載，當MOS關斷時，電機中的電流不能立即降到零，所以必須給這個電流提供一條釋放通路，否則將產生高壓破壞器件。處理這種情況的通常方法是在MOSFET管旁邊并聯一個二極管，使電流流過二極管，最后通過歐姆耗散的方式在二極管中消失。對于大電流，耗散是重要的排放方法。這里必須使用高速二極管。電機反轉時道理相同。

2TD340的引腳功能和控制特性

摘要：介紹了一種基于高度集成的DC/DC電源控制芯片DPA426的實用電路。

關鍵詞：DC/DC變換；控制芯片DPA426；應用

引言

DPA426是PI(PowerIntegrationGmbH)公司設計的，高度集成的DC/DC電源控制芯片。它內部集成了一個200V的高頻功率MOSFET，并將PWM控制、工作頻率選擇、輸入過欠壓檢測、可編程電流限制、ON/OFF開關控制、外部時鐘同步、軟啟動及關斷自動重啟動、熱關斷保護等功能集于一身。只需極少的外部元器件就可實現眾多功能，不但使設計簡化，節省空間，而且可降低成本。DPA426支持正激和反激工作模式，工作頻率高，貼片式封裝；若將外圍元器件及變壓器采用貼片元器件和平面變壓器，并采用鋁基板設計，就可實現模塊化設計。另外，DPA426只是DPASwitch系列控制芯片中的一種，它最大輸出100W，還有DPA423－425，輸出功率分別為18W，35W，70W，用戶可根據需要選用。

圖1

1DPA426簡介