MOS管驱动电路设计
一般认为MOSFET(MOS管道)由电压驱动,不需要驱动电流。然而,在MOS管的G极和S极间有结电容,会驱动MOS变得不那么简单。下图三个电容器是MOS管道的结电容和电感是电路布线的寄生电感:如果不考虑纹波,EMI对冲击电流等要求,MOS管开关越快越好。由于开关时间越短,开关损耗越小,开关损耗占开关电源总损耗的很大一部分,MOS管道驱动电路的质量直接决定了电源的效率。怎么做到MOS管道的快速开关呢?对于一个MOS管,如果把GS从0到管道的开启电压之间的电压越短,那么MOS管道打开得越快。类似地,如果把手MOS管的GS电压从开启电压降到0V时间越短,那么MOS关闭速度越快。因此,如果我们想在更短的时间内把它拿走,我们可以知道GS如果电压升高或降低,必须给予MOS管栅极大的瞬时驱动电流。大家常用的PWM直接驱动芯片输出MOS或者用三极管放大后再驱动MOS事实上,瞬时驱动电流的方法有很大的缺陷。足够的驱动电流可以使MOSFET栅源极间电压迅速上升到所需水平 由于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。建议在MOS管栅极和源极之间并联一个10K的电阻以降低输入阻抗。 功率回路与控制回路分开布局,减少干扰。 通过选择合适的驱动电阻,调整MOS管的开关速度,平衡开关损耗和电磁干扰。 驱动芯片与MOS管的栅极、源极引线尽量短且粗 MOS管的栅极驱动电压应高于阈值电压,确保MOS管完全导通,降低导通电阻。 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,可以在栅极和源极之间并联一个18V左右的TVS瞬态抑制二极管。 过高的驱动电压可能会导致MOS管的栅极电压过冲,影响其寿命。 MOS管驱动线路的环路面积要尽可能小,以减少外来电磁干扰。 将驱动电路靠近MOS管放置,减少走线电感,提高抗干扰能力。 需要足够的瞬时电流来快速充放电栅极电容,以提高开关速度并降低开关损耗 使用终端匹配、滤波等技术,提高信号完整性。 增加Rg或并联小电容(如10pF)到地,抑制高频振荡。 互补驱动架构 设计过流保护电路,防止MOS管因过流而损坏。 MOS管的寄生电感和结电容可能构成LC振荡电路,导致开关过程中产生电压或电流的振荡,从而增加EMI MOS管的栅极和源极之间存在结电容,这会影响MOS管的开关速度。 驱动线路走线会有寄生电感,寄生电感和MOS管的结电容会组成一个LC振荡电路。 驱动信号线尽量短而宽,以降低寄生电感和电阻。
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