mos管的驅(qū)動(dòng)電阻,mos管驅(qū)動(dòng)電阻計(jì)算-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2024-10-15
驅(qū)動(dòng)電阻的作用
提供阻尼：在MOSFET開通瞬間，驅(qū)動(dòng)電阻通過提供足夠的阻尼來阻尼驅(qū)動(dòng)電流的震蕩，確保MOSFET能夠平穩(wěn)地開通。
防止誤開通：在MOSFET關(guān)斷時(shí)，驅(qū)動(dòng)電阻能夠限制由于dV/dt產(chǎn)生的電流，防止MOSFET因誤開通而損壞。
在MOSFET的柵極上串聯(lián)一個(gè)Rg電阻或?qū)⑺釉贛OSFET的柵極與驅(qū)動(dòng)電路之間這是常見的做法。 能夠衰減柵極上出現(xiàn)的振蕩， 但降低了轉(zhuǎn)換器的效率。
一般，驅(qū)動(dòng)頻率越高，閾值電壓降低，對(duì)效率要求越高，Rg需要減小。
等效驅(qū)動(dòng)電路：
L為PCB走線電感，一般直走線為1nH/mm，考慮雜七雜八的因素，取L = Length+10（nH），其中Length單位取mm。Rg為柵極驅(qū)動(dòng)電阻，設(shè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)是12V峰值的方波，Cgs為MOSFET柵源極電容，不同管子及不同的驅(qū)動(dòng)電壓會(huì)不一樣，取1nF。
則：VL+VRg+VCgs=12V
Rg的最小驅(qū)動(dòng)電阻計(jì)算
由圖可以看出，Rg較小時(shí)驅(qū)動(dòng)電壓上沖會(huì)比較高，震蕩會(huì)比較多，L越大越明顯，此時(shí)會(huì)對(duì)MOSFET及其他器件性能產(chǎn)生影響，但是阻值過大時(shí)驅(qū)動(dòng)波形上升較慢，當(dāng)MOSFET有較大電流通過時(shí)會(huì)有不利影響。
當(dāng)L比較小時(shí)，此時(shí)驅(qū)動(dòng)電流的峰值比較大，而一般IC的驅(qū)動(dòng)電流輸出能力都是有一定限制的，當(dāng)實(shí)際驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到IC輸出的最大值時(shí)，此時(shí)IC輸出相當(dāng)于一個(gè)恒流源，對(duì)Cgs線性充電，驅(qū)動(dòng)電壓波形的上升率會(huì)變慢。電流曲線就可能如下圖所示，這樣可能對(duì)IC的可靠性產(chǎn)生影響，電壓波形上升可能會(huì)產(chǎn)生一個(gè)小的臺(tái)階或毛刺。
一般IC的PWM OUT 輸出如下圖所示，內(nèi)部集成了限流電阻Rsource和Rsink，通常Rsource>Rsink，具體數(shù)值大小同IC的峰值驅(qū)動(dòng)輸出能力有關(guān)，可以近似認(rèn)為R=Vcc/Ipeak。一般IC的驅(qū)動(dòng)輸出能力在0，5A，因此Rsource在20歐姆左右。
由前面的電壓電流曲線可以看到一般的應(yīng)用中IC的驅(qū)動(dòng)可以直接驅(qū)動(dòng)MOSFET，但實(shí)際驅(qū)動(dòng)走線不是直線，感量會(huì)更大，并且為了防止外部干擾，還是要使用Rg驅(qū)動(dòng)電阻進(jìn)行抑制，考慮到走線分布電容的影響，這個(gè)電阻要盡量靠近MOSFET的柵極。
L對(duì)上升時(shí)間影響較小，Rg影響較大，上升時(shí)間可以用2xRgxCgs，通常上升時(shí)間小于導(dǎo)通時(shí)間的二十分之一時(shí)，MOSFET的開關(guān)導(dǎo)通損耗不至于會(huì)太大造成發(fā)熱問題，因此當(dāng)MSFET的最小導(dǎo)通時(shí)間確定后，Rg最大值就確定了，一般Rg在取值范圍內(nèi)越小越好。
1.驅(qū)動(dòng)電阻下限值的計(jì)算
計(jì)算原則：驅(qū)動(dòng)電阻必須在驅(qū)動(dòng)回路中提供足夠的阻尼，來阻尼MOSFET開通瞬間驅(qū)動(dòng)電流的震蕩。
計(jì)算步驟：確定MOSFET的寄生電容Cgs（一般可在MOSFET的數(shù)據(jù)手冊(cè)中查到）。
估算驅(qū)動(dòng)回路的感抗Lk（包含MOSFET引腳、PCB走線、驅(qū)動(dòng)芯片引腳等的感抗，一般在幾十nH左右）。
根據(jù)LC振蕩電路的特性，通過公式計(jì)算出驅(qū)動(dòng)電阻Rg的下限值。通常，需要保證系統(tǒng)處于過阻尼狀態(tài)，即阻尼比大于1。
注意：實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，一般先根據(jù)公式計(jì)算出Rg下限值的大致范圍，然后再通過實(shí)驗(yàn)，以驅(qū)動(dòng)電流不發(fā)生震蕩作為臨界條件，得出Rg的下限值。
2.驅(qū)動(dòng)電阻上限值的計(jì)算
計(jì)算原則：防止MOSFET關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生很大的dV/dt，使得MOSFET再次誤開通。
計(jì)算步驟：確定MOSFET的寄生電容Cgd和門檻電壓Vth（均可在數(shù)據(jù)手冊(cè)中查到）。
估算MOSFET關(guān)斷時(shí)漏源級(jí)電壓的上升時(shí)間（該時(shí)間一般也在數(shù)據(jù)手冊(cè)中可查）。
根據(jù)公式i=CdV/dt計(jì)算出在Cgd上產(chǎn)生的電流igd。
再根據(jù)公式Vgoff=IgdxRg計(jì)算出在GS間產(chǎn)生的電壓，確保該電壓不高于MOSFET的門檻電壓Vth。
注意：通過以上步驟，可以計(jì)算出驅(qū)動(dòng)電阻Rg的上限值。在實(shí)際應(yīng)用中，還需要考慮其他因素，如開關(guān)損耗、EMI等，來進(jìn)一步優(yōu)化阻值的選取。
MOS管的驅(qū)動(dòng)電阻一般為幾十歐姆。對(duì)于不同規(guī)格的MOS管，驅(qū)動(dòng)電阻的選擇有所不同。一般來說，高壓小電流的MOS管，GS柵極驅(qū)動(dòng)電阻一般取100Ω-500Ω；低壓大電流的MOS管，GS柵極驅(qū)動(dòng)電阻一般取10Ω~100Ω，其中20Ω和30Ω是比較常見的取值。
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