【经验】一文解析如何构建MOSFET外围的电路

时间： 2022-02-25 来源：ROHM

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本文是ROHM 绝缘型反激式转换器电路设计其中一节，讲述了如何建构MOSFET外围的电路。

首先，来重温电路工作。以D4、R5、R6调整从IC的OUT（PWM输出）端输出的信号，让MOSFET Q1能够正确工作，然后再驱动MOSFET的栅极。MOSFET Q1开/关经过整流且流向变压器T1一次侧的高电压，将其电能传送至二次侧。Q1在ON时Ids流动，但因为并非无限制流动，是故利用R8检测电流并加以限制。

本文决定调整MOSFET栅极驱动的电路、二极管D4、电阻R5、R6，其次，决定限流和斜率补偿上必要的电流检测电阻R8。

MOSFET栅极电路R5、R6、D4

为了驱动MOSFET，从电源IC的PWM输出的输出信号，但如果直接和MOSFET的栅极相接，反而无法获得最佳工作状态，必须配合电路和要求的特性进行调整。具体来说，就是将MOSFET的开关损耗和噪声优化。分别调整MOSFET的ON和OFF的速度，在开关损耗和开关噪声的妥协点工作。所谓妥协点，正是因为开关损耗和开关噪声互呈反比所形成的。提升开关速度后，开关损耗将减少。然而，开关速度变快时，电流会急剧发生变化，造成开关噪声变大。

栅极电路的常量是难以经由事先决定的公式计算出来。因此，从电源IC技术规格的电路图上，所标示的数值开始，最后再实机工作看看，确认MOSFET温度上升是否位在容许范围内，也就是检查开关损耗。此外，还要进行开关噪声的测量，确认其在适当的范围。

—MOSFET ON时的速度用R5和R6进行调整

—MOSFET OFF时的清电荷用二极管D4，以R5进行调整

选择工作电流模式的不连续模式后，MOSFET ON时基本上不会发生开关损耗，而OFF时损耗则可控制的。为减轻MOSFET OFF时的开关损耗，缩小R5且提升OFF速度，但电流急剧变化，造成开关噪声变大。此次范例电路中提出了下列几项。

—R5＝22Ω 0.25W、R6＝150Ω、D4：RB160L-60 （肖特基二极管60V/1A）

为了在MOSFET OFF时，高速消除栅极电荷，而使用了二极管D4。损耗变小且高速，因此选择肖特基势垒二极管。作为注意事项，由于脉冲电流会流过R5，因此请确认使用的电阻能承受脉冲电流。

电流检测电阻R8

和MOSFET源极相接的电阻中，源极端和电源IC的CS引脚相接，另一端则是和GND相接。MOSFET OFF时，利用流向R8的电流所产生电压下降现象，驱动CS引脚。就功能而言，拥有限制流向一次侧的电流、在针对输出过负载的保护、控制电流模式的斜率补偿3个功能。CS引脚的详细内容请参照电源IC BM1P061FJ的技术规格。

由于拥有多种功能，因此有时会因为变压器一次侧的电感，以及输入电压而受到限制，经由下列公式计算出R8。Ippk或Duty则是在“变压器设计（数值计算）”来计算。Vcs根据BM1P061FJ的CS引脚电压的规格计算为0.4V。

计算结果R8为0.2Ω。

此外，经由下列公式计算出检测电阻R8的损耗P_R8。

考虑计算结果和耐脉冲电流，选择能承受1W以上的容许电阻。就算功率额定值相同，也可能因为电阻构造等，而改变耐脉冲电流特性，因此必须向所用电阻厂商确认。

因而，本节决定了MOSFET四周部件的常量。在计算公式之外，再根据经验法则和实机确认等，或许仍无法完全了解，而电源设计上却存在许多这类的情况。

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