【導讀】如何設計出可靠和合理的驅動與保護電路，對于充分發揮MOSFET功率管的優點，起著至關重要的作用，也是有效利用MOSFET管的前提和關鍵。文中用IR2130驅動模塊為核心，設計了功率MOSFET驅動保護電路應用與無刷直流電機控制系統中，同時也闡述了本電路各個部分的設計要求。該設計使系統功率驅動部分的可靠性大大的提高。
功率場效應晶體管由于具有諸多優點而得到廣泛的應用；但它承受短時過載的能力較弱，使其應用受到一定的限制。分析了MOSFET器件驅動與保護電路的設計要求；計算了MOSFET驅動器的功耗及MOSFET驅動器與MOSFET的匹配；設計了基于IR2130驅動模塊的MOSFET驅動保護電路。該電路具有結構簡單，實用性強，響應速度快等特點。在驅動無刷直流電機的應用中證明，該電路驅動能力及保護功能效果良好。
功率場效應晶體管（Power MOSFET）是一種多數載流子導電的單極型電壓控制器件，具有開關速度快、高頻性能好、輸入阻抗高、噪聲小、驅動功率小、動態范圍大、無二次擊穿現象和安全工作區域（SOA）寬等優點，因此，在高性能的開關電源、斬波電源及電機控制的各種交流變頻電源中獲得越來越多的應用。但相比于絕緣柵雙極型晶體管IGBT或大功率雙極型晶體管GTR等，MOSFET管具有較弱的承受短時過載能力，因而其實際使用受到一定的限制。
功率MOSFET保護電路設計
功率場效應管自身擁有眾多優點，但是MOSFET管具有較脆弱的承受短時過載能力，特別是在高頻的應用場合，所以在應用功率MOSFET對必須為其設計合理的保護電路來提高器件的可靠性。功率MOSFET保護電路主要有以下幾個方面：
1）防止柵極 di/dt過高：由于采用驅動芯片，其輸出阻抗較低，直接驅動功率管會引起驅動的功率管快速的開通和關斷，有可能造成功率管漏源極間的電壓震蕩，或者有可能造成功率管遭受過高的di/dt而引起誤導通。為避免上述現象的發生，通常在MOS驅動器的輸出與MOS管的柵極之間串聯一個電阻，電阻的大小一般選取幾十歐姆。
2）防止柵源極間過電壓 由于柵極與源極的阻抗很高，漏極與源極間的電壓突變會通過極間電容耦合到柵極而產生相當高的柵源尖峰電壓，此電壓會使很薄的柵源氧化層擊穿，同時柵極很容易積累電荷也會使柵源氧化層擊穿，所以要在MOS管柵極并聯穩壓管以限制柵極電壓在穩壓管穩壓值以下，保護MOS管不被擊穿，MOS管柵極并聯電阻是為了釋放柵極電荷，不讓電荷積累。
3）防護漏源極之間過電壓 雖然漏源擊穿電壓VDS一般都很大，但如果漏源極不加保護電路，同樣有可能因為器件開關瞬間電流的突變而產生漏極尖峰電壓，進而損壞MOS管，功率管開關速度越快，產生的過電壓也就越高。為了防止器件損壞，通常采用齊納二極管鉗位和RC緩沖電路等保護措施。
當電流過大或者發生短路時，功率MOSFET漏極與源極之間的電流會迅速增加并超過額定值，必須在過流極限值所規定的時間內關斷功率MOSFET，否則器件將被燒壞，因此在主回路增加電流采樣保護電路，當電流到達一定值，通過保護電路關閉驅動電路來保護MOSFET管。圖1是MOSFET管的保護電路，由此可以清楚的看出保護電路的功能。
圖1:功率管的保護電路
