查看: 616|回复: 0

[讨论] 工程师该懂的 MOS 管驱动设计细节

[复制链接]
  • TA的每日心情
    无聊
    2018-10-12 09:46
  • 签到天数: 1 天

    连续签到: 1 天

    [LV.1]初来乍到

    发表于 2019-8-23 09:22:22 | 显示全部楼层 |阅读模式
    分享到:
    本帖最后由 qazwsx01 于 2019-8-23 09:26 编辑

    一般认为MOSFET是电压驱动的,不需要驱动电流。然而,在MOS的G S两级之间有结电容存在,这个电容会让驱动MOS变的不那么简单。

    微信图片_20190823092306.jpg
    如果不考虑纹波和EMI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。

    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

    2.jpg
    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 S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。

    MOS管驱动电路参考
    3.jpg
    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。

    4.jpg
    常见的MOS管驱动波形

    5.jpg
    如果出现了这样的波形,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。

    6.jpg
    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。BOOM!!原因也类似,主要是布线的问题。

    7.jpg
    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。

    8.jpg
    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。

    9.jpg
    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,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。

    10.jpg
    方方正正的帅哥波
    无振铃无尖峰无线性损耗的三无产品,这就是最完美的波形了。

    回复

    使用道具 举报

    您需要登录后才可以回帖 注册/登录

    本版积分规则

    关闭

    站长推荐上一条 /2 下一条

    手机版|小黑屋|与非网

    GMT+8, 2024-3-29 22:32 , Processed in 0.126701 second(s), 18 queries , MemCache On.

    ICP经营许可证 苏B2-20140176  苏ICP备14012660号-2   苏州灵动帧格网络科技有限公司 版权所有.

    苏公网安备 32059002001037号

    Powered by Discuz! X3.4

    Copyright © 2001-2020, Tencent Cloud.