3 使用饱和 MOSFET 图腾柱级进行电流升压

驱动电流升压的替代方案如图 3-1 所示。两个 N 沟道 MOSFET 用作电流升压器件。由于它们作为饱和开关工作，驱动电流仅受导通时的电阻的限制，因此可以实现高得多的电流电平。

图 3-1 使用 LM5106 和 MOSFET 的高电流栅极驱动器

在该电路中，信号隔离由数字隔离器 (ISO7721) 提供。为了驱动 MOSFET 驱动器，使用了低电压半桥驱动器 IC (LM5106)。电源与前一个电路相同。然而，另外需要几个 LDO 为数字隔离器的次级侧和半桥驱动器供电。数字隔离器的次级侧指的是 –6V 负极驱动电源。因此，为了给这一侧供电，需要一个与此电平相对应的 5V 电源。该电源由连接到次级回路的 5V LDO 提供。对于驱动器 MOSFET（和半桥驱动器）的栅极驱动电压，需要约 10V 的电压（指负极驱动电源）。该电压由另一个 5V LDO（被称为次级回路）生成。这将提供总计 11V（LDO 提供 5V，负极驱动电源提供 6V）的负极驱动电源。

对于半桥驱动器，通常需要两个 PWM – 上部 MOSFET 的主 PWM 和下部 MOSFET 的辅助 PWM。然而，LM5106 半桥驱动器可以在内部生成互补信号，死区时间由编程电阻器确定。这样就不再需要 MCU 生成互补信号。然而，半桥驱动器将需要一个电平转换的驱动电压来处理上部 MOSFET。在该电路中，该电压由自举电路提供，而自举电路由 D4、C27 和 R3 组成，前提是下部 MOSFET 有足够的导通时间进行充电。根据该电路中使用的元件值，典型充电时间低于 1µs。这意味着，对于关断时间小于 1µs 的 PWM 输入，自举电容器可能无法充电至完整电源电压。此外，对于低 PWM 频率（低于数百赫兹），自举电容器将无法在整个周期内保持电荷。如果预计会出现此类情况，建议使用额外的隔离电源为高侧供电 – 这可以通过在使用的反激式电源上另行增加一个绕组来轻松实现。这样甚至可以实现 100% 占空比运行。

上部 MOSFET 根据 PWM 输入进行切换，而下部 MOSFET 根据 PWM 输入的互补性进行切换，从而产生与输入 PWM 极性相同的输出驱动。驱动电流可高达 100A，因此正极和负极驱动电源轨需要充分去耦。如果需要，可以在外部添加额外的电容器。大多数功率器件不需要这种高峰值电流驱动能力，但通过利用这种功率级的 FET，在峰值电流为 20A 或更高的情况下进行驱动时，可以大大降低散热。可以通过使用外部栅极电阻器来限制峰值电流，因为峰值电流过高会导致栅极出现不必要的振铃，并导致电源开关的压摆率失控。