3 使用飽和 MOSFET 圖騰柱級進行電流升壓

驅動電流升壓的替代方案如圖 3-1 所示。兩個 N 溝道 MOSFET 用作電流升壓器件。由于它們作為飽和開關工作，驅動電流僅受導通時的電阻的限制，因此可以實現高得多的電流電平。

在該電路中，信號隔離由數字隔離器 (ISO7721) 提供。為了驅動 MOSFET 驅動器，使用了低電壓半橋驅動器 IC (LM5106)。電源與前一個電路相同。然而，另外需要幾個 LDO 為數字隔離器的次級側和半橋驅動器供電。數字隔離器的次級側指的是 –6V 負極驅動電源。因此，為了給這一側供電，需要一個與此電平相對應的 5V 電源。該電源由連接到次級回路的 5V LDO 提供。對于驅動器 MOSFET（和半橋驅動器）的柵極驅動電壓，需要約 10V 的電壓（指負極驅動電源）。該電壓由另一個 5V LDO（被稱為次級回路）生成。這將提供總計 11V（LDO 提供 5V，負極驅動電源提供 6V）的負極驅動電源。

對于半橋驅動器，通常需要兩個 PWM – 上部 MOSFET 的主 PWM 和下部 MOSFET 的輔助 PWM。然而，LM5106 半橋驅動器可以在內部生成互補信號，死區時間由編程電阻器確定。這樣就不再需要 MCU 生成互補信號。然而，半橋驅動器將需要一個電平轉換的驅動電壓來處理上部 MOSFET。在該電路中，該電壓由自舉電路提供，而自舉電路由 D4、C27 和 R3 組成，前提是下部 MOSFET 有足夠的導通時間進行充電。根據該電路中使用的元件值，典型充電時間低于 1μs。這意味著，對于關斷時間小于 1μs 的 PWM 輸入，自舉電容器可能無法充電至完整電源電壓。此外，對于低 PWM 頻率（低于數百赫茲），自舉電容器將無法在整個周期內保持電荷。如果預計會出現此類情況，建議使用額外的隔離電源為高側供電 – 這可以通過在使用的反激式電源上另行增加一個繞組來輕松實現。這樣甚至可以實現 100% 占空比運行。

上部 MOSFET 根據 PWM 輸入進行切換，而下部 MOSFET 根據 PWM 輸入的互補性進行切換，從而產生與輸入 PWM 極性相同的輸出驅動。驅動電流可高達 100A，因此正極和負極驅動電源軌需要充分去耦。如果需要，可以在外部添加額外的電容器。大多數功率器件不需要這種高峰值電流驅動能力，但通過利用這種功率級的 FET，在峰值電流為 20A 或更高的情況下進行驅動時，可以大大降低散熱?？梢酝ㄟ^使用外部柵極電阻器來限制峰值電流，因為峰值電流過高會導致柵極出現不必要的振鈴，并導致電源開關的壓擺率失控。