MOSFET柵極充電機理是什么？MOSFET柵極驅動電路的振蕩問題解析

本文中，小編將對MOSFET柵極驅動電路予以介紹，如果你想對它的詳細情況有所認識，或者想要增進對它的了解程度，不妨請看以下內(nèi)容哦。

一、MOSFET柵極充電機理

對MOSFET施加電壓時，其柵極開始積累電荷。下圖所示為柵極充電電路和柵極充電波形。將MOSFET連接到電感負載時，它會影響與MOSFET并聯(lián)的二極管中的反向恢復電流以及MOSFET柵極電壓。此處不作解釋。

a、在t0-t1時間段內(nèi)，柵極驅動電路通過柵極串聯(lián)電阻器R對柵源電容Cgs和柵漏電容Cgd充電，直到柵極電壓達到其閾值Vth。由于Cgs和Cgd是并聯(lián)充電，因此滿足以下公式。

b、在t1－t2期間，VGS超過Vth，導致漏極中產(chǎn)生電流，最終成為主電流。在此期間，繼續(xù)對Cgs和Cg充電。柵極電壓上升時，漏極電流增大。在 t2，柵極電壓達到米勒電壓，在公式(1)中用 VGS(pl)代替VGS(t2)，可計算出VGS(pl).t2。在t0-t1期間，延遲時間t2和R(Cgs＋Cgd)成正比。

c、在t2-t3期間，VGS(pl)電壓處的VGS受米勒效應影響保持恒定。柵極電壓保持恒定。在整個主柵電流流過MOSFET時，漏極電壓在t3達到其導通電壓（RDS(ON)×ID）。由于在此期間柵極電壓保持恒定，因此驅動電流流向Cgd而非Cgs。在此期間Cgd（Qdg）中積累的電荷數(shù)等于流向柵電路的電流與電壓下降時間（t3－t2）的乘積：

d、在t3-t4期間，向柵極充電使其達到過飽和狀態(tài)。對Cgs和Cgd充電，直到柵極電壓（VGS）達到柵極供電電壓。由于開通瞬態(tài)已經(jīng)消失，在此期間MOSFET不會出現(xiàn)開關損耗。

二、MOSFET柵極驅動電路的振蕩問題解析

為了使MOS管完全導通，需要盡量提高柵極的驅動電流。那是不是柵極驅動電流越大越好呢，即驅動電路的內(nèi)阻越小越好？

在PCB layout過程中，走線一定會引入寄生電感和極小的等效串聯(lián)電阻，加之MOS管柵極的寄生電容。因此對MOS管柵極的驅動，其實就可以等效成對RLC串聯(lián)電路的驅動。如下圖所示：

輸入5V/1MHz的方波信號Vin，測量到柵極電壓Vgs出現(xiàn)很嚴重的振鈴。這種振蕩帶來的危害可能是致命的，因為此時MOSFET不再只有徹底導通或者徹底關斷兩種狀態(tài)，而會反復進入高阻導通狀態(tài)。從而使MOSFET發(fā)熱嚴重，并進而燒毀MOSFET。

那為什么會出現(xiàn)上述的振蕩現(xiàn)象呢？學過二階電路的動態(tài)響應的動作應該就能理解，在RLC串聯(lián)電路中，當R<√(L/C)時，成為欠阻尼狀態(tài)，振蕩一定會發(fā)生。 那有了理論武器的指導，解決方法就很簡單了，使得R>=√(L/C)時，即過阻尼狀態(tài)（臨界阻尼實際應用中基本不會出現(xiàn)），振蕩就會消失。 如下圖，在驅動電路中增加一個串聯(lián)電阻（為了方便，直接將等效的寄生10mohm電阻改成10ohm），再觀察MOSFET柵極電壓波形振蕩現(xiàn)象消失。

至此，我們對MOSFET柵極驅動電路的振蕩問題應該有了比較直觀的理解。在實際解決這個問題的時候，我們需要優(yōu)先考慮減小pcb引線電感，即增加走線寬度或減小走線長度。在電感無法減小的時候，才會采用增加一顆外部小電阻的方案。

以上所有內(nèi)容便是小編此次為大家?guī)淼挠嘘PMOSFET柵極驅動電路的所有介紹，如果你想了解更多有關它的內(nèi)容，不妨在我們網(wǎng)站進行探索哦。