干货|MOS管及其核心电路设想分享-KIA MOS管
信息来历：本站 日期：2020-11-18
1.栅极驱动局部
MOS管及其核心电路设想：经常使用的mos管驱动电路布局如图1所示，驱动旌旗灯号颠末图腾柱缩小后，颠末一个驱动电阻Rg给mos管驱动。此中Lk是驱动回路的感抗，普通包罗mos管引脚的感抗，PCB走线的感抗等。
在此刻良多的利用中，用于缩小驱动旌旗灯号的图腾柱自身也是封装在特地的驱动芯片中。本文要回覆的题目便是对一个肯定的功率管，若何公道地设想其对应的驱动电路(如驱动电阻阻值的计较，驱动芯片的选型等等)。
注1：图中的Rpd为mos管栅源极的下拉电阻，其感化是为了给mos管栅极堆集的电荷供给泄放回路，普通取值在10k~几十k这一数目级。因为该电阻阻值较大，对mos管的开关瞬态任务环境根基不影响，是以在后文阐发mos的开关瞬态时，均疏忽Rpd的影响。
注2：Cgd，Cgs，Cds为mos管的三个寄生电容，在斟酌mos管开关瞬态时，这三个电容的影响相当主要。
驱动电阻的上限值
驱动电阻上限值的计较准绳为：驱动电阻必须在驱动回路中供给充足的阻尼，来阻尼mos守旧刹时驱动电流的震动。
当mos守旧刹时，Vcc经由过程驱动电阻给Cgs充电，如图2所示(疏忽Rpd的影响)。按照图2，能够写出回路在s域内对应的方程:
式(4)给出了驱动电阻Rg的上限值，式(4)中Cgs为mos管gs的寄生电容，其值能够在mos管对应的datasheet中查到。
而Lk是驱动回路的感抗，普通包罗mos管引脚的感抗，PCB走线的感抗，驱动芯片引脚的感抗等，其切确的数值常常难以肯定，但数目级普通在几十nH摆布。
是以在现实设想时，普通先按照式(4)计较出Rg上限值的一个大要规模，而后再经由过程现实尝试，以驱动电流不产生震动作为临界条件，得出Rg上限值。
图2 mos守旧时的驱动电流
驱动电阻的上限值
驱动电阻上限值的计较准绳为：避免mos管关断时产生很大的dV/dt使得mos管再次误守旧。
当mos管关断时，其DS之间的电压从0回升到Vds(off)，是以有很大的dV/dt，按照公式：i=CdV/dt，该dV/dt会在Cgd上产生较大的电流igd，如图3所示。
图3 mos关断时的对应电流
该电流igd会流过驱动电阻Rg，在mos管GS之间又引入一个电压，当该电压高于mos管的门坎电压Vth时，mos管会误守旧，为了避免mos管误守旧，该当知足：
式(6)给出了驱动电阻Rg的上限值，式(6)中Cgd为mos管gd的寄生电容，Vth为mos管的门坎电压，均能够在对应的datasheet中查到，dV/dt则能够按照电路现实任务时mos的DS电压和mos管关断时DS电压回升时候(该时候普通在datasheet中也能查到)求得。
从上面的阐发能够看到，在mos管关断时，为了避免误守旧，该当尽能够减小关断时驱动回路的阻抗。基于这一思惟，上面再给出两种很经常使用的改良型电路，能够有用地避免关断时mos的误守旧题目。
图4给出的改良电路1是在驱动电阻上反并联了一个二极管，当mos关断时，关断电流就会流经二极管Doff，如许mos管gs的电压就为二极管的导通压降，普通为0.7V，远小于mos的门坎电压(普通为2.5V以上)，有用地避免了mos的误守旧。
图5给出的改良电路2是在驱动电路上加入了一个守旧二极管Don和关断三级管Qoff。当mos关断时，Qoff翻开，关断电流就会流经该三极管Qoff，如许mos管gs的电压就被钳位至地电平四周，从而有用地避免了mos的误守旧。
驱动电阻阻值的挑选
按照1.1节和1.2节的阐发，就能够求得mos管驱动电阻的上限值和上限值，普通来讲，mos管驱动电阻的取值规模在5~100欧姆之间，那末在这个规模内若何进一步优化阻值的拔取呢？
这就要从消耗方面来斟酌，当驱动电阻阻值越大时，mos管守旧关断时候越长(如图6所示)，在开关时辰电压电流交叠时候久越大，形成的开关消耗就越大(如图7所示)。以是在保障驱动电阻能供给充足的阻尼，避免驱动电流震动的条件下，驱动电阻应当越小越好。
R7感化：防静电影响MOS，管子的DG,GS之间别离有结电容, DS之间电压会给电容充电,如许G极堆集的静电电压就会举高直到mos管导通，电压高时能够会破坏管子. 同时为结电容供给泄放通道，能够加速MOS开关速率。 阻值普通为几千摆布。
R6和D3感化：在MOS关断时，这个回路疾速放掉栅极结电容的电荷，栅极电位疾速降落，是以能够加速MOS开关速率。别的，高频时， MOSFET的输出阻抗将下降，并且在某个频次规模内将变成负阻，会产生振荡，这个电阻能够削减震动。R6阻值普通较小，几欧到几十欧摆布。
C11，R8和d5感化：MOS有散布电感，关断时会有反峰电压。Rc局部用于接收尖波，这个设想给这个反峰供给了开释回路。D5是为了避免高电压击穿mos。经尝试，去掉该回路后波形有很大的震动。
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