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干货 | 工程师必须掌握的 MOS 管驱动设计细节_栅极_芯片

落叶飘零 2024-08-30 06:08:47 0

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如果不考虑纹波和EMI等哀求的话,MOS管开关速率越快越好,由于开关韶光越短,开关损耗越小,而在开关电源中开关损耗占总损耗的很大一部分,因此MOS管驱动电路的好坏直接决定了电源的效率。

对付一个MOS管,如果把GS之间的电压从0拉到管子的开启电压所用的韶光越短,那么MOS管开启的速率就会越快。
与此类似,如果把MOS管的GS电压从开启电压降到0V的韶光越短,那么MOS管关断的速率也就越快。
由此我们可以知道,如果想在更短的韶光内把GS电压拉高或者拉低,就要给MOS管栅极更大的瞬间驱动电流。

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大家常用的PWM芯片输出直接驱动MOS或者用三极管放大后再驱动MOS的方法,其实在瞬间驱动电流这块是有很大毛病的。

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(图片来自网络侵删)

比较好的方法是利用专用的MOSFET驱动芯片如TC4420来驱动MOS管,这类的芯片一样平常有很大的瞬间输出电流,而且还兼容TTL电平输入

MOSFET驱动芯片的内部构造

MOS驱动电路设计须要把稳的地方

由于驱动线路走线会有寄生电感,而寄生电感和MOS管的结电容会组成一个LC振荡电路,如果直接把驱动芯片的输出端接到MOS管栅极的话,在PWM波的上起落低沿会产生很大的震荡,导致MOS管急剧发热乃至爆炸,一样平常的办理方法是在栅极串联10欧旁边的电阻,降落LC振荡电路的Q值,使震荡迅速衰减掉。

由于MOS管栅极高输入阻抗的特性,一点点静电或者滋扰都可能导致MOS管误导通,以是建议在MOS管G S之间并联一个10K的电阻以降落输入阻抗。
如果担心附近功率线路上的滋扰耦合过来产生瞬间高压击穿MOS管的话,可以在GS之间再并联一个18V旁边的TVS瞬态抑制二极管,TVS可以认为是一个反应速率很快的稳压管,其瞬间可以承受的功率高达几百至上千瓦,可以用来接管瞬间的滋扰脉冲。

MOS管驱动电路参考

MOS管驱动电路的布线设计

MOS管驱动线路的环路面积要尽可能小,否则可能会引入外来的电磁滋扰

驱动芯片的旁路电容要只管即便靠近驱动芯片的VCC和GND引脚,否则走线的电感会很大程度上影响芯片的瞬间输出电流。

常见的MOS管驱动波形

如果涌现了这样的波形,有很大一部分韶光管子都事情在线性区,损耗极其巨大。
一样平常这种情形是布线太长电感太大,栅极电阻都救不了你,只能重新画板子。

高频振铃严重的毁容方波

在上起落低沿震荡严重,这种情形管子一样平常瞬间去世掉。
跟上一个情形差不多,进线性区。
BOOM!!
缘故原由也类似,紧张是布线的问题。

又胖又圆的肥猪波

上起落低沿极其缓慢,这是由于阻抗不匹配导致的。
芯片驱动能力太差或者栅极电阻太大。
果断换大电流的驱动芯片,栅极电阻往小调调就OK了。

打肿脸充正弦的生于方波他们家的三角波

驱动电路阻抗超大发了,此乃管子必杀波,办理方法同上。

大众脸型,人见人爱的方波

高低电平分明,电平这时候可以叫电平了,由于它平。
边沿陡峭,开关速率快,损耗很小。
略有震荡,可以接管,管子进不了线性区,强制症的话可以适当调大栅极电阻。

方方正正的帅哥波

无振铃无尖峰无线性损耗的三无产品,这便是最完美的波形了。

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