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MOS管驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì),你一定要掌握這些“重要細(xì)節(jié)”!

發(fā)布時(shí)間:2019-04-16 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】一般認(rèn)為MOSFET是電壓驅(qū)動(dòng)的,不需要驅(qū)動(dòng)電流。然而,在MOS的G S兩級(jí)之間有結(jié)電容存在,這個(gè)電容會(huì)讓驅(qū)動(dòng)MOS變的不那么簡(jiǎn)單。
  
一般認(rèn)為MOSFET是電壓驅(qū)動(dòng)的,不需要驅(qū)動(dòng)電流。然而,在MOS的G S兩級(jí)之間有結(jié)電容存在,這個(gè)電容會(huì)讓驅(qū)動(dòng)MOS變的不那么簡(jiǎn)單。
 
MOS管驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì),你一定要掌握這些“重要細(xì)節(jié)”!

如果不考慮紋波和EMI等要求的話,MOS管開(kāi)關(guān)速度越快越好,因?yàn)殚_(kāi)關(guān)時(shí)間越短,開(kāi)關(guān)損耗越小,而在開(kāi)關(guān)電源中開(kāi)關(guān)損耗占總損耗的很大一部分,因此MOS管驅(qū)動(dòng)電路的好壞直接決定了電源的效率
對(duì)于一個(gè)MOS管,如果把GS之間的電壓從0拉到管子的開(kāi)啟電壓所用的時(shí)間越短,那么MOS管開(kāi)啟的速度就會(huì)越快。與此類似,如果把MOS管的GS電壓從開(kāi)啟電壓降到0V的時(shí)間越短,那么MOS管關(guān)斷的速度也就越快。
 
由此我們可以知道,如果想在更短的時(shí)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(dòng)電流。
 
大家常用的PWM芯片輸出直接驅(qū)動(dòng)MOS或者用三極管放大后再驅(qū)動(dòng)MOS的方法,其實(shí)在瞬間驅(qū)動(dòng)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(dòng)芯片如TC4420來(lái)驅(qū)動(dòng)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(dòng)芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
 MOS管驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì),你一定要掌握這些“重要細(xì)節(jié)”!
MOS驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)需要注意的地方
 
因?yàn)轵?qū)動(dòng)線路走線會(huì)有寄生電感,而寄生電感和MOS管的結(jié)電容會(huì)組成一個(gè)LC振蕩電路,如果直接把驅(qū)動(dòng)芯片的輸出端接到MOS管柵極的話,在PWM波的上升下降沿會(huì)產(chǎn)生很大的震蕩,導(dǎo)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?yàn)镸OS管柵極高輸入阻抗的特性,一點(diǎn)點(diǎn)靜電或者干擾都可能導(dǎo)致MOS管誤導(dǎo)通,所以建議在MOS管G S之間并聯(lián)一個(gè)10K的電阻以降低輸入阻抗。
 
如果擔(dān)心附近功率線路上的干擾耦合過(guò)來(lái)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(gè)18V左右的TVS瞬態(tài)抑制二極管,TVS可以認(rèn)為是一個(gè)反應(yīng)速度很快的穩(wěn)壓管,其瞬間可以承受的功率高達(dá)幾百至上千瓦,可以用來(lái)吸收瞬間的干擾脈沖。
 
MOS管驅(qū)動(dòng)電路參考
 
MOS管驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì),你一定要掌握這些“重要細(xì)節(jié)”!
 
MOS管驅(qū)動(dòng)電路的布線設(shè)計(jì)
 
MOS管驅(qū)動(dòng)線路的環(huán)路面積要盡可能小,否則可能會(huì)引入外來(lái)的電磁干擾。驅(qū)動(dòng)芯片的旁路電容要盡量靠近驅(qū)動(dòng)芯片的VCC和GND引腳,否則走線的電感會(huì)很大程度上影響芯片的瞬間輸出電流。
 
MOS管驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì),你一定要掌握這些“重要細(xì)節(jié)”!
 

常見(jiàn)的MOS管驅(qū)動(dòng)波形
 
MOS管驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì),你一定要掌握這些“重要細(xì)節(jié)”!
 
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(shí)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(zhǎng)電感太大,柵極電阻都救不了你,只能重新畫(huà)板子。
 
MOS管驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì),你一定要掌握這些“重要細(xì)節(jié)”!

高頻振鈴嚴(yán)重的毀容方波
在上升下降沿震蕩嚴(yán)重,這種情況管子一般瞬間死掉。跟上一個(gè)情況差不多,進(jìn)線性區(qū)。BOOM!!原因也類似,主要是布線的問(wèn)題。
 
MOS管驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì),你一定要掌握這些“重要細(xì)節(jié)”!

又胖又圓的肥豬波。
上升下降沿極其緩慢,這是因?yàn)樽杩共黄ヅ鋵?dǎo)致的。芯片驅(qū)動(dòng)能力太差或者柵極電阻太大。果斷換大電流的驅(qū)動(dòng)芯片,柵極電阻往小調(diào)調(diào)就OK了。
 
MOS管驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì),你一定要掌握這些“重要細(xì)節(jié)”!
 
打腫臉充正弦的生于方波他們家的三角波,驅(qū)動(dòng)電路阻抗超大發(fā)了,此乃管子必殺波。解決方法同上。
 
 MOS管驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì),你一定要掌握這些“重要細(xì)節(jié)”!
 
大眾臉型,人見(jiàn)人愛(ài)的方波。
高低電平分明,電平這時(shí)候可以叫電平了,因?yàn)樗?。邊沿陡峭,開(kāi)關(guān)速度快,損耗很小。略有震蕩,可以接受,管子進(jìn)不了線性區(qū),強(qiáng)迫癥的話可以適當(dāng)調(diào)大柵極電阻。
 
MOS管驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì),你一定要掌握這些“重要細(xì)節(jié)”!
 
方方正正的帥哥波~~無(wú)振鈴無(wú)尖峰無(wú)線性損耗的三無(wú)產(chǎn)品,這就是最完美的波形了。
 


 
 
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