AMEYA360代理丨ROHM 实战篇：通过驱动器源极引脚改善开关损耗—传统的MOSFET驱动方法

　　MOSFET和IGBT等功率开关器件被广泛应用于各种功率转换应用中。需要尽可能地降低MOSFET和IGBT等开关器件产生的开关损耗和传导损耗，但不同的应用其降低损耗的方法也不尽相同。

　　近年来，出现了一种可以改善损耗的方法，那就是带有驱动器源极引脚(所谓的开尔文源极引脚)的新封装。在“通过驱动器源极引脚改善开关损耗”系列文章中，将为您介绍功率开关产品封装具有驱动器源极引脚的效果以及使用注意事项。

　　传统的MOSFET驱动方法

　　MOSFET和IGBT等电源开关器件被广泛应用于各种电源应用和电源线路中。需要尽可能地降低这种开关器件产生的开关损耗和传导损耗，但不同的应用其降低损耗的方法也不尽相同。近年来，发现有一种方法可以改善MOSFET和IGBT等的开关损耗问题，那就是带有驱动器源极引脚(所谓的开尔文源极引脚)的新封装。在本文——“通过驱动器源极引脚改善开关损耗”中，将介绍功率开关产品具有驱动器源极引脚的效果以及使用注意事项。

　　传统的MOSFET驱动方法

　　为了便于对驱动器源极引脚进行说明，我们先来了解一下传统的MOSFET驱动方法。

　　MOSFET通常为电压驱动型，通过开/关栅极引脚的电压来控制开关工作。下面是传统TO-247N封装(3引脚)MOSFET的常见栅极驱动电路示例。

　　驱动电源VG和MOSFET的栅极引脚Gate之间连接外置电阻RG_EXT，用来控制开关速度，但驱动电路中含有PCB版图的电感LTRACE和MOSFET源极引脚Source的封装电感LSOURCE，因此这个参数是需要好好考虑的重要项目。栅极引脚的封装电感包含在LTRACE中，而漏极引脚Drain的电感LDRAIN不包含在栅极驱动电路中，因此在这里省略。

　　由于该驱动电路的具体工作是很基本的而且是常见的，因此在此省略相应的介绍，但需要注意的是，由于流过漏极和源极间的漏极电流ID的变化，LSOURCE中会产生电动势VLSOURCE，这一点在以往的开关速度下很容易被忽略。下面是驱动电路的开关工作中的电压施加情况：

　　MOSFET被施加VG并导通后，ID増加，LSOURCE沿图中(I)的方向产生VLSOURCE。另一方面，由于电流IG流入栅极引脚，因此在RG_EXT上会产生压降VRG_EXT(I)。这些电压包含在导通时的驱动电路网中，如公式(1)所示，它们使MOSFET的导通动作所需的芯片上的电压VGS_INT减少，最终导致导通速度下降。LTRACE也会产生电动势，但因其非常小而在此省略。

　　关断时也是同样的原理，由于公式(1)中的IG和dID/dt为负，因此使RG_EXT和LSOURCE电压上升(II)，VSG_INT增加，导致关断速度下降。

　　一般来讲，电源开关元器件的LSOURCE为几nH到十几nH，加上当dID/dt达到几A/ns时可能会产生10V以上的VLSOURCE，这些将对MOSFET开关工作产生很大的影响。

　　驱动器源极引脚是通过消除VLSOURCE的影响来改善MOSFET开关速度的。