MOSFET 与 IGBT 的选型与驱动电路设计全解析
更新时间：2025-12-04 09:52:01
晨欣小编
一、MOSFET 与 IGBT 基本特性对比
| 特性 | MOSFET | IGBT |
|---|---|---|
| 开关速度 | 极快（几十纳秒级） | 相对慢（微秒级） |
| 导通压降 | 低（V<0.1–0.5Ω Rds(on)） | 较高（≈1–3V） |
| 驱动电压 | 栅极电压 Vgs 控制 | 栅极电压 Vge 控制 |
| 最大电压 | 一般 < 1000V（高压 MOSFET 可到 1.2kV） | 可达 3.3kV–6.5kV |
| 导通电流 | 高 | 中等偏高 |
| 应用场景 | 高频 DC-DC、功率管理、快速开关 | 中高压功率电子、变频器、电机驱动、焊机 |
| 驱动复杂度 | 相对简单 | 需考虑延时、死区、保护电路 |
解析：
MOSFET 适合 低压、高频、高效率场合，例如开关电源、功率放大器、DC-DC转换器。
IGBT 适合 高压、大功率、低开关频率场合，例如工业逆变器、电机控制、大功率 UPS。
二、MOSFET 选型原则
电压和电流
Vds(max) ≥ 实际电路最大电压 × 1.2–1.5倍。
Id(max) ≥ 电路峰值电流 × 安全系数（一般 1.2–1.5）。
导通电阻 Rds(on)
决定导通损耗，低 Rds(on) 有利于高效率，但大电流下需注意热设计。
开关速度与门极电荷 Qg
高频开关要求 Qg 小，以减小驱动功率和开关损耗。
封装与散热能力
TO-220/TO-247/PowerSO8 等，根据功率和 PCB 散热条件选择。
耐热能力
Tj(max) ≥ 实际结温。高频大电流应用需考虑温升和散热片设计。
三、IGBT 选型原则
耐压与额定电流
Vce(max) ≥ 电路峰值电压 × 1.5–2倍。
Ic(max) ≥ 电路最大电流 × 安全系数。
开关损耗与饱和压降 Vce(sat)
低 Vce(sat) 降低导通损耗，高速 IGBT 降低开关损耗。
开关频率与驱动能力
高频 IGBT 需关注 开关延迟、dv/dt 容限 和门极驱动功率。
温升与散热
IGBT 导通压降较高，需合理散热和热仿真设计。
四、驱动电路设计要点
1. MOSFET 驱动
栅极电压 Vgs 控制，通常 10–15V 驱动电压。
栅极电阻 Rg：
控制开关速度，避免振荡。
高频开关需小 Rg（几欧姆）；大功率低频可稍大。
驱动芯片：
高速 MOSFET 驱动 IC（如 IR2110、TC4420）。
隔离：
高压侧需要光耦或隔离驱动，防止浮动栅极损坏。
2. IGBT 驱动
栅极驱动电压 Vge：
通常 15V (饱和导通)，关断时 0–5V。
驱动电流：
IGBT 栅极输入电容大，需提供足够峰值电流。
死区时间：
半桥/全桥应用防止交叉导通。
保护：
过流、过压、欠压锁定（UVLO）、短路保护。
驱动芯片：
常用 IR2110、HCPL-3120 等。
五、典型应用场景示例
MOSFET 应用
DC-DC 升压/降压转换器
电池管理系统
高频功率放大器
IGBT 应用
工业变频器
大功率逆变器（光伏、UPS）
电焊机、电机驱动
六、选型流程总结
明确 应用电压、电流、频率。
根据频率选择 MOSFET 或 IGBT。
根据功率选择 封装和散热方案。
计算开关损耗、导通损耗，并设计 驱动电路。
添加保护电路，确保 可靠性。
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