MOS管驱动电阻怎么选择,给定频率,MOS管的Qg和上升沿怎么计算用多大电阻 MOS管的驱动对其工作效果起着决定性的作用。设计师既要考虑减少开关损耗,又要求驱动波形较好即振荡小、过冲小、EMI小。这两方面往往是互相矛盾的,需要寻求一个平衡点,即驱动电路的优化设计。驱动电路的优化设计包含两部分内容:一是最优的驱动电流、电压的波形;二是最优的驱动电压、电流的大小。在进行驱动电路优化设计之前,必须先清楚MOS管的模型、MOS管的开关过程、MOS管的栅极电荷以及MOS管的输入输出电容、跨接电容、等效电容等参数对驱动的影响。 2 MOS管的模型 3 MOS管的开通过程 开关管的开关模式电路如图2所示,二极管可是外接的或MOS管固有的。开关管在开通时的二极管电压、电流波形如图3所示。在图3的阶段1开关管关断,开关电流为零,此时二极管电流和电感电流相等;在阶段2开关导通,开关电流上升,同时二极管电流下降。开关电流上升的斜率和二极管电流下降的斜率的绝对值相同,符号相反;在阶段3开关电流继续上升,二极管电流继续下降,并且二极管电流符号改变,由正转到负;在阶段4,二极管从负的反向最大电流IRRM开始减小,它们斜率的绝对值相等;在阶段5开关管完全开通,二极管的反向恢复完成,开关管电流等于电感电流。
4 栅极电荷QG和驱动效果的关系 栅极电荷QG是使栅极电压从0升到10V所需的栅极电荷,它可以表示为驱动电流值与开通时间之积或栅极电容值与栅极电压之积。现在大部分MOS管的栅极电荷QG值从几十纳库仑到一、两百纳库仑。 重要是的对于IC来说,MOS管的平均电容负荷并不是MOS管的输入电容Ciss,而是等效输入电容Ceff(Ceff=QG/UGS),即整个0<UGS<UGS(th)的等效电容,而Ciss只是UGS=0时的等效电容。 漏极电流在QG波形的QGD阶段出现,该段漏极电压依然很高,MOS管的损耗该段最大,并随UDS的减小而减小。QGD的大部分用来减小UDS从关断电压到UGS(th)产生的“Miller”效应。QG波形第三段的等效负载电容是: 5 优化栅极驱动设计 UG(th)) 6 应用实例 根据如前所述,驱动电压、电流的理想波形不应该是一条直线,而应该是如图6所示的波形。实验波形见图7。 7 结论 本文详细介绍了MOS管的电路模型、开关过程、输入输出电容、等效电容、电荷存储等对MOS管驱动波形的影响,及根据这些参数对驱动波形的影响进行的驱动波形的优化设计实例,取得了较好的实际效果。 厂家给出的Tr,Tf值,是在栅极驱动内阻小到可以忽略的情况下测出的,实际应用中就不一样了,特别是栅极驱动集成在PWM芯片中的电路,从PWM到MOSFET栅极的布线的宽度,长度,都会深刻影响MOSFET的性能.如果PWM的输出内阻本来就不低,加上MOS管的Qg又大,那么不论其Tr,Tf如何优秀,都可能会大大增加上升和下降的时间 偶认为,BUCK同步变换器中,高侧MOS管的Qg比RDS等其他参数更重要,另外,栅极驱动内阻与Qg的配合也很重要,一定 程度上就是由它的充电时间决定高侧MOSFET的开关速度和损耗.. 看从哪个角度出发。电荷泻放慢,说明时间常数大。时间常数是Ciss与Rgs的乘积。栅源极绝缘电阻大,说明制造工艺控制较好,材料、芯片和管壳封装的表面杂质少,漏电少。时间常数大,栅源极等效输入电容也大。栅源极等效输入电容,与管芯尺寸成正比并与管芯设计有关。通常,管芯尺寸大,Ron(导通电阻)小、跨导(增益)大。栅源极等效电容大,会增加开关时间、降低开关性能、降低工作速度、增加功率损耗。Ciss与电荷注入率成正比,可能还与外加电压有关并具有非线性等。以上,均是在相同条件下的对比。从应用角度出发,同等价格,多数设计希望选用3个等效电容(包括Ciss)小的器件。Ciss=Cgd+Cgs,充放电时间上也有先后,先是Cgs充满,然后是Cgd.。 【分享】如果您觉得本文有用,请点击右上角“…”扩散到朋友圈! 关注电子工程专辑请搜微信号:“eet-china”或点击本文标题下方“电子工程专辑”字样,进入官方微信“关注”。 |
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