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MOS管等效電路及應(yīng)用電路概述

發(fā)布時(shí)間:2018-11-16 責(zé)任編輯:xueqi

【導(dǎo)讀】相對于三極管而言,MOS管開關(guān)速度快,導(dǎo)通電壓低,電壓驅(qū)動(dòng)簡單,所以越來越受工程師的喜歡。但如果設(shè)計(jì)不當(dāng),哪怕是小功率MOS管,也會(huì)導(dǎo)致芯片燒壞,原本想著更簡單的,最后變得更加復(fù)雜。作者這幾年來一直做高頻電源設(shè)計(jì),也涉及嵌入式開發(fā),對大小功率MOS管,都有一定的理解,所以把心中理解的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)一番,形成理論模型。
 
MOS管等效電路及應(yīng)用電路如下圖所示:
    
 
把MOS管的微觀模型疊加起來,就如下圖所示:
 
 
我們知道,MOS管的輸入與輸出是相位相反,恰好180度,也就是等效于一個(gè)反相器,也可以理解為一個(gè)反相工作的運(yùn)放,如下圖:
 
 
有了以上模型,就好辦了,尤其從運(yùn)放這張圖中,可以一眼看出,這就是一個(gè)反相積分電路,當(dāng)輸入電阻較大時(shí),開關(guān)速度比較緩慢,Cgd這顆積分電容影響不明顯,但是當(dāng)開關(guān)速度比較高,而且VDD供電電壓表高,比如310V下,通過Cgd的電流比較大,強(qiáng)的積分很容易引起振蕩,這個(gè)振蕩叫米勒振蕩。所以Cgd也叫米勒電容,而在MOS管開關(guān)導(dǎo)通或者關(guān)斷的那段時(shí)間,也就是積分那段時(shí)間,叫米勒平臺(tái),如下圖圓圈中的那部分為米勒平臺(tái),右邊的是振蕩嚴(yán)重的米勒振蕩:
 
 
因?yàn)镸OS管的反饋引入了電容,當(dāng)這個(gè)電容足夠大,并且前段信號(hào)變化快,后端供電電壓高,三者結(jié)合起來,就會(huì)引起積分過充振蕩,這個(gè)等價(jià)于溫控的PID中的I模型,要想解決解決這個(gè)米勒振蕩,在頻率和電壓不變的情況下,一般可以提高M(jìn)OS管的驅(qū)動(dòng)電阻,減緩開關(guān)的邊沿速度,其次比較有效的方式是增加Cgs電容。在條件允許的情況下,可以在Cds之間并上低內(nèi)阻抗沖擊的小電容,或者用RC電路來做吸收電路。
 
下圖給出常用的三顆大功率MOS管的電容值:LCR電橋直接測量,具體型號(hào)就不提了。
 
 
從圖上可以看出,Inifineon6代MOS管和APT7代MOS管性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如碳化硅性能,它的各個(gè)指標(biāo)都很小,當(dāng)米勒振蕩通過其他手段無法降低時(shí),可以考慮更換更小的米勒電容MOS管,尤其需要重視Cgd要盡可能的小于Cgs。
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