MOS管的快速开启和关闭(MOS管驱动电路设计)

mos管的source和drain是可以对调的,他们都是在p型backgate中形成的n型区。 在多数情况下,这个两个区是一样的,即使两端对调也不会影响器件的性能。 这样的器件被认为是对称的。 一般认为mosfet(mos管)是电压驱动的,不需要驱动电流。 然而,在mos管的g极和s极之间有结电容存在,这个电容会让驱动mos变的不那么简单。
下图的3个电容为mos管的结电容,电感为电路走线的寄生电感:
如果不考虑纹波、emi和冲击电流等要求的话,mos管开关速度越快越好。 因为开关时间越短,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。
怎么做到mos管的快速开启和关闭呢?
对于一个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时间越短,那么mos管开启的速度就会越快。 与此类似,如果把mos管的gs电压从开启电压降到0v的时间越短,那么mos管关断的速度也就越快。
由此我们可以知道,如果想在更短的时间内把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。
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缺陷的。
比较好的方法是使用专用的mosfet驱动芯片如tc4420来驱动mos管,这类的芯片一般有很大的瞬间输出电流,而且还兼容ttl电平输入,mosfet驱动芯片的内部结构如下:
mos驱动电路设计需要注意的地方:
因为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波的上升下降沿会产生很大的震荡,导致mos管急剧发热甚至爆炸,一般的解决方法是在栅极串联10欧左右的电阻,降低lc振荡电路的q值,使震荡迅速衰减掉。
因为mos管栅极高输入阻抗的特性,一点点静电或者干扰都可能导致mos管误导通,所以建议在mos管g极和s极之间并联一个10k的电阻以降低输入阻抗。
如果担心附近功率线路上的干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左右的tvs瞬态抑制二极管。
tvs可以认为是一个反应速度很快的稳压管,其瞬间可以承受的功率高达几百至上千瓦,可以用来吸收瞬间的干扰脉冲。
综上,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干扰。
驱动芯片的旁路电容要尽量靠近驱动芯片的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:
如果出现了这样圆不溜秋的波形就等着核爆吧。 有很大一部分时间管子都工作在线性区,损耗极其巨大。
一般这种情况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:
在上升下降沿震荡严重,这种情况管子一般瞬间死掉,跟上一个情况差不多,进线性区。
原因也类似,主要是布线的问题。 又胖又圆的肥猪波。
上升下降沿极其缓慢,这是因为阻抗不匹配导致的。
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,解决方法同上。
高低电平分明,电平这时候可以叫电平了,因为它平。 边沿陡峭,开关速度快,损耗很小,略有震荡,可以接受,管子进不了线性区,强迫症的话可以适当调大栅极电阻。


盘点2023,机器人行业大件事TOP5
Google Pixel初代手机停止安全更新支持
介绍一种飞米级电子显微镜的原理
存量竞争“倒逼”运营商服务转型
IEEE-488接口的构造和连接方式
MOS管的快速开启和关闭(MOS管驱动电路设计)
薄膜表面瑕疵检测系统主要的技术指标是什么
企业的人工智能转型
土壤湿度检测电路的基本原理
微雪电子SOP28转DIP28测试座简介
pm2.5传感器四种工作原理及进口品牌介绍
高级可扩展接口(AXI)简介
2020年度中国工业互联网十件大事
物联网将是克服水能源短缺的关键方案
质疑:鸿蒙会不会没有APP可用
小型机内存容量
反孤岛和智能电网保护
中国科技公司魅族推出了其全新的全无线耳机
射频检波器的类型及其特点
每天介绍一点同茂音圈马达,让客户更精准选型