Драйвер мосфета на биполярных транзисторах

В электронном выключателе я использовал готовую микросхему IR4427 для управления транзистором IRF3205. В очередном проекте понадобилось коммутировать ток до 20A через всё тот же транзистор IRF3205, но в закромах не оказалось запасной микросхемы драйвера.

Поиск по местным магазинам электроники выдал несколько бюджетных вариантов:

• EG2131 (дешёвый, есть в наличии, но даташит только на китайском)
• TPM27524 (немного дороже предыдущего, под заказ, но есть даташит на английском)

В итоге заказал несколько TPM27524 а чтобы не скучать решил попробовал смоделировать в LTspice схему драйвера для MOSFET транзистора на дискретных элементах.

Схема драйвера на четырёх биполярных транзисторах

Транзисторы Q1 и Q2 конвертируют уровень сигнала. Транзисторы Q3 и Q4 работают в режиме push-pull, т.е. независимо от уровня сигнала на коллекторе Q2 будет открыт либо транзистор Q3, либо транзистор Q4. Таким образом затвор полевого транзистора будет быстро заряжаться и разряжаться. Диод D1 нужен для ускорения разряда затвора.

На вход подаётся меандр частотой 100kHz и амплитудой 5V, фронт и спад импульсов настроил аналогично моему генератору сигналов.

Симуляция схемы

Жёлтый луч это входной сигнал, а синий - сигнал на затворе MOSFET транзистора.

Фронт выходного сигнала измерял по изменению уровня от 1V до 10V - получилось 560nS.

Аналогично для спада выходного сигнала - около 340nS.

Собираю схему на макетной плате и подаю на вход меандр частотой 100kHz и амплитудой 5V с генератора сигналов

И на выходе нет никаких импульсов, снизил частоту до 50kHz и импульсы появились

Несмотря на успешную симуляцию, реальная схема не успевает переключаться на частоте выше 50kHz (спад импульса на выходе вплотную к фронту импульса на входе).

Фронт и спад сигнала с выхода драйвера на затворе MOSFET транзистора

Меняю транзисторы Q1 и Q2 на компаратор LM393

Схема стала быстрее и теперь 100kHz для неё не проблема

Фронт и спад сигнала с выхода драйвера на затворе MOSFET транзистора

Нужно отметить что у второго варианта схемы есть заметный недостаток - минимальное напряжение на выходе драйвера заметно увеличилось. Эта разница обусловлена большим падением напряжения на переходе коллектор-эмиттер выходного транзистора компаратора.