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[導讀]來源| 巧學模電數(shù)電單片機一般認為MOSFET是電壓驅(qū)動的,不需要驅(qū)動電流,然而,在MOSFET的GS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的要求話,MOS管開關(guān)速度越快越好,因為開關(guān)時間越短,開關(guān)損耗越小,而在開關(guān)電源中開關(guān)...

來源 | 巧學模電數(shù)電單片機
一般認為MOSFET是電壓驅(qū)動的,不需要驅(qū)動電流,然而,在MOSFET的GS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的要求話,MOS管開關(guān)速度越快越好,因為開關(guān)時間越短,開關(guān)損耗越小,而在開關(guān)電源中開關(guān)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(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(shè)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。
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(shè)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。
在上升沿下降沿震蕩嚴重,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(guān)速度快,損耗很小,略有震蕩,是可以接受的,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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