桃花源qm花论坛(品茶),凤楼阁论坛官网入口网址,一品楼品凤楼论坛最新动态,风楼阁全国信息2024登录入口

你的位置:首页 > 电源管理 > 正文

MOSFET驱动电阻的选择

发布时间:2011-07-27

中心议题:

  • MOSFET驱动电阻的选择


等效驱动电路:

L为PCB走线电感,根据他人经验其值为直走线1nH/mm,考虑其他走线因素,取L=Length+10(nH),其中Length单位取mm。

Rg为栅极驱动电阻,设驱动信号为12V峰值的方波。

Cgs为MOSFET栅源极电容,不同的管子及不同的驱动电压时会不一样,这儿取1nF。

VL+VRg+VCgs=12V

令驱动电流

得到关于Cgs上的驱动电压微分方程:

用拉普拉斯变换得到变换函数:
这是个3阶系统,当其极点为3个不同实根时是个过阻尼震荡,有两个相同实根时是临界阻尼震荡,当有虚根时是欠阻尼震荡,此时会在MOSFET栅极产生上下震荡的波形,这是我们不希望看到的,因此栅极电阻Rg阻值的选择要使其工作在临界阻尼和过阻尼状态,考虑到参数误差实际上都是工作在过阻尼状态。

根据以上得到 ,因此根据走线长度可以得到Rg最小取值范围。

分别考虑20m长m和70mm长的走线: L20=30nH,L70=80nH, 则Rg20=8.94Ω,Rg70=17.89Ω,

以下分别是电压电流波形:

[page]

可以看到当Rg比较小时驱动电压上冲会比较高,震荡比较多,L越大越明显,此时会对MOSFET及其他器件性能产生影响。但是阻值过大时驱动波形上升比较慢,当MOSFET有较大电流通过时会有不利影响。

此外也要看到,当L比较小时,此时驱动电流的峰值比较大,而一般IC的驱动电流输出能力都是有一定限制的,当实际驱动电流达到IC输出的最大值时,此时IC输出相当于一个恒流源,对Cgs线性充电,驱动电压波形的上升率会变慢。电流曲线就可能如左图所示(此时由于电流不变,电感不起作用)。这样可能会对IC的可靠性产生影响,电压波形上升段可能会产生一个小的台阶或毛刺。

一般IC的PWM OUT输出如左图所示,内部集成了限流电阻Rsource和Rsink,通常Rsource>Rsink,具体数值大小同IC的峰值驱动输出能力有关,可以近似认为R=Vcc/Ipeak。一般IC的驱动输出能力在0.5A左右,因此Rsource在20Ω左右。

由前面的电压电流曲线可以看到一般的应用中IC的驱动可以直接驱动MOSFET,但是考虑到通常驱动走线不是直线,感量可能会更大,并且为了防止外部干扰,还是要使用Rg驱动电阻进行抑制??悸堑阶呦叻植嫉缛莸挠跋?,这个电阻要尽量靠近MOSFET的栅极。

关于Rg、L对于上升时间的影响:(Cgs=1nF,VCgs=0.9*Vdrive)


可以看到L对上升时间的影响比较小,主要还是Rg影响比较大。上升时间可以用2*Rg*Cgs来近似估算,通常上升时间小于导通时间的二十分之一时,MOSFET开关导通时的损耗不致于会太大造成发热问题,因此当MOSFET的最小导通时间确定后Rg最大值也就确定了 ,一般Rg在取值范围内越小越好,但是考虑EMI的话可以适当取大。

以上讨论的是MOSFET ON状态时电阻的选择,在MOSFET OFF状态时为了保证栅极电荷快速泻放,此时阻值要尽量小,这也是Rsink<Rsource的原因。通常为了保证快速泻放,在Rg上可以并联一个二极管。当泻放电阻过小,由于走线电感的原因也会引起谐振(因此有些应用中也会在这个二极管上串一个小电阻),但是由于二极管的反向电流不导通,此时Rg又参与反向谐振回路,因此可以抑制反向谐振的尖峰。这个二极管通常使用高频小信号管1N4148。

实际使用中还要考虑MOSFET栅漏极还有个电容Cgd的影响,MOSFET ON时Rg还要对Cgd充电,会改变电压上升斜率,OFF时VCC会通过Cgd向Cgs充电,此时必须保证Cgs上的电荷快速放掉,否则会导致MOSFET的异常导通。

要采购开关么,点这里了解一下价格!
特别推荐
技术文章更多>>
技术白皮书下载更多>>
热门搜索
发光二极管 防静电产品 防雷 防水连接器 仿真工具 放大器 分立器件 分频器 风力涡轮机 风能 风扇 风速风向仪 风扬高科 辅助驾驶系统 辅助设备 负荷开关 复用器 伽利略定位 干电池 干簧继电器 感应开关 高频电感 高通 高通滤波器 隔离变压器 隔离开关 个人保健 工业电子 工业控制 工业连接器
?

关闭

?

关闭