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MOS管驅(qū)動電路原理與MOS管驅(qū)動電路布線設計

2023-01-02
來源:STM32嵌入式開發(fā)

一般認為MOSFET是電壓驅(qū)動的,,不需要驅(qū)動電流,。然而,在MOS的G S兩級之間有結(jié)電容存在,,這個電容會讓驅(qū)動MOS變的不那么簡單,。

    如果不考慮紋波和EMI等要求的話,MOS管開關速度越快越好,,因為開關時間越短,,開關損耗越小,而在開關電源中開關損耗占總損耗的很大一部分,,因此MOS管驅(qū)動電路的好壞直接決定了電源的效率,。     

對于一個MOS管,如果把GS之間的電壓從0拉到管子的開啟電壓所用的時間越短,,那么MOS管開啟的速度就會越快,。與此類似,如果把MOS管的GS電壓從開啟電壓降到0V的時間越短,,那么MOS管關斷的速度也就越快,。     

由此我們可以知道,如果想在更短的時間內(nèi)把GS電壓拉高或者拉低,,就要給MOS管柵極更大的瞬間驅(qū)動電流,。     

大家常用的PWM芯片輸出直接驅(qū)動MOS或者用三極管放大后再驅(qū)動MOS的方法,其實在瞬間驅(qū)動電流這塊是有很大缺陷的,。    

 比較好的方法是使用專用的MOSFET驅(qū)動芯片如TC4420來驅(qū)動MOS管,,這類的芯片一般有很大的瞬間輸出電流,,而且還兼容TTL電平輸入,MOSFET驅(qū)動芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下:

    MOS驅(qū)動電路設計需要注意的地方:     因為驅(qū)動線路走線會有寄生電感,,而寄生電感和MOS管的結(jié)電容會組成一個LC振蕩電路,,如果直接把驅(qū)動芯片的輸出端接到MOS管柵極的話,在PWM波的上升下降沿會產(chǎn)生很大的震蕩,,導致MOS管急劇發(fā)熱甚至爆炸,,一般的解決方法是在柵極串聯(lián)10歐左右的電阻,降低LC振蕩電路的Q值,,使震蕩迅速衰減掉,。   

  因為MOS管柵極高輸入阻抗的特性,一點點靜電或者干擾都可能導致MOS管誤導通,,所以建議在MOS管G S之間并聯(lián)一個10K的電阻以降低輸入阻抗,。相關文章:深度講解三極管和MOS管下拉電阻的作用。     如果擔心附近功率線路上的干擾耦合過來產(chǎn)生瞬間高壓擊穿MOS管的話,,可以在GS之間再并聯(lián)一個18V左右的TVS瞬態(tài)抑制二極管,。

    TVS可以認為是一個反應速度很快的穩(wěn)壓管,其瞬間可以承受的功率高達幾百至上千瓦,,可以用來吸收瞬間的干擾脈沖,。    

MOS管驅(qū)動電路參考:

MOS管驅(qū)動電路的布線設計    

MOS管驅(qū)動線路的環(huán)路面積要盡可能小,否則可能會引入外來的電磁干擾,。     驅(qū)動芯片的旁路電容要盡量靠近驅(qū)動芯片的VCC和GND引腳,,否則走線的電感會很大程度上影響芯片的瞬間輸出電流。

    常見的MOS管驅(qū)動波形,,如下圖,。

    如果出現(xiàn)了這樣圓不溜秋的波形就等著核爆吧。有很大一部分時間管子都工作在線性區(qū),,損耗極其巨大。     一般這種情況是布線太長電感太大,,柵極電阻都救不了你,,只能重新畫板子。

    高頻振鈴嚴重的毀容方波,。     

在上升下降沿震蕩嚴重,,這種情況管子一般瞬間死掉,跟上一個情況差不多,,進線性區(qū),。     

原因也類似,主要是布線的問題,。又胖又圓的肥豬波,。     上升下降沿極其緩慢,,這是因為阻抗不匹配導致的。     芯片驅(qū)動能力太差或者柵極電阻太大,。     

果斷換大電流的驅(qū)動芯片,,柵極電阻往小調(diào)調(diào)就OK了。     打腫臉充正弦的生于方波他們家的三角波,。     驅(qū)動電路阻抗超大發(fā)了,。此乃管子必殺波。解決方法同上,。

    大眾臉型,,人見人愛的方波。     高低電平分明,,電平這時候可以叫電平了,,因為它平。邊沿陡峭,,開關速度快,,損耗很小,略有震蕩,,可以接受,,管子進不了線性區(qū),強迫癥的話可以適當調(diào)大柵極電阻,。

    方方正正的帥哥波,,無振鈴無尖峰無線性損耗的三無產(chǎn)品,這就是最完美的波形了,。



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