介绍
我们被告知MOSFET栅极不消耗电流。
很公平。
一旦MOSFET导通，其绝缘栅极上基本不会有电流流过。然而，开启过程的动态特性并非如此简单。实际上，高频电路中的大功率MOSFET可能需要数安培的栅极驱动电流。
就像"最小电阻路径"的误解一样，"MOSFET栅极无电流"的误区也会让新手设计师陷入困境。实际上存在两个关键陷阱。第一是此处讨论的静态栅极驱动电压不足，第二是动态栅极电流不足。
MOSFET 栅极模型
作为初级近似，MOSFET栅极电路可建模为栅源极之间的内部电容。例如Vishay IRF510PBF MOSFET具有180pF的输入电容。更复杂的模型还应包含栅漏极之间的寄生电容。这种米勒电容（本文不作详述）会加大MOSFET的驱动难度。
通过分析图1所示的Multisim Live电路，我们可以更好地理解这一情况。在这个典型电路中，采用300kHz 15V直流方波通过22Ω电阻驱动MOSFET导通。为提升关断速度，MOSFET通过肖特基二极管MSS2P3实现快速关断。
图 1 ：测量MOSFET栅极电流的仿真电路
技术提示 ：有时可能需要降低MOSFET的转换速度。举例来说，减缓高能量漏极瞬态波形有助于满足EMI要求。但这会影响效率，因为MOSFET将在线性区停留更长时间。
PCB生产后的元件选型可帮助您平衡设计需求。虽然未显示，建议预留与二极管串联的电阻焊盘。若无需使用，可安装0Ω电阻。
技术提示 ：过长的充放电时间会对MOSFET构成威胁。我们深知MOSFET因其低导通电阻而备受推崇。然而，当我们切换速度过慢时，MOSFET会进入线性区（"欧姆"中等电阻状态），此时能量耗散是电流、电压和时间的函数。切换时间过长的大功率电路往往会因过热和热应力而损坏MOSFET。
图2显示了由此产生的栅极电流。绿色波形是15V方波驱动器。蓝色波形显示了由此产生的栅极电流。充电脉冲峰值为0.7A，而放电电流约为1A。
显然，MOSFET伴随着显著的栅极电流。
图 2 ：使用15V直流方波（绿色）驱动栅极时产生的栅极电流（蓝色）。
MOSFET 驱动器的必要性
图2表明MOSFET栅极驱动电流可能很高。市场上有专用的栅极驱动集成电路。以TI的LM5114BSD/NOPB为例。这款3x3毫米的器件设计用于从MOSFET栅极吸收7.6A电流（具体限制条件见下节说明）。
技术提示 ：MOSFET驱动器分为低边型（以地为参考，如本文所述）和高边型（以负载为参考）。通过这个无刷直流电机应用可以更好理解其区别。务必理解"自举"这个术语，这是高边驱动器的关键考量因素。
什么是 MOSFET 驱动器相关的分离栅极驱动？
为了进一步探索MOSFET驱动电路，请参考图3所示的分离驱动方案。在此应用中，TI LM5114有两个输出端连接MOSFET栅极。其灌电流和拉电流规格是不对称的。该IC能提供1.3A峰值拉电流（将栅极提升至12V直流），同时可吸收7.6A灌电流（对MOSFET栅极电容放电）。设计者仍可通过在P_OUT和N_OUT线路串联适当电阻来降低MOSFET的开关速度。
图 3 ：TI LM5114数据手册中描述的采用分离驱动的简化升压转换器。
最后的思考
我们必须同时考虑数字开关的静态和动态特性。静态（常开）MOSFET的栅极确实不消耗电流。但在开关状态转换的动态过程中需要显著的电流脉冲。这一转换速度及最终的系统效率取决于驱动器的稳健性。
你是否认同这种观点：过度设计驱动器，然后通过串联电阻降速以满足电磁干扰要求？
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