MOSFET驱动电路的瞬时电流问题

只看该作者 · 2011-11-9 00:24

问题一：从书上看到，一个mosfet导通的过程中栅极的瞬时电流由GS.GD及栅极电压的上升时间决定，也就是I=CU/t，其中那个上升时间是如何确定的，是看驱动芯片的上升时间，还是根据mosfet串入得栅极电阻和上升时间来确定，或其他？？

问题二：当上面的上升时间确定，经过计算如果瞬时电流为2A，当选用一个瞬时最大输出电流为1A的驱动芯片时，是会烧毁芯片，还是会变成上升时间受最大1A电流的制约，上升时间变慢了，t=IMAX(1A)/CU。

问题三：如果我的整个系统由一个电池供电，其中会用到带隔离的DC-DC模块为驱动芯片供电，会不会由于驱动芯片的瞬时功率过大而烧毁DC-DC模块。这里的驱动芯片为IR2110.

谢谢各位前辈了，可能问的比较小白，谢谢帮助。

2万 · 2011-11-9 08:14

1）上升时间自然和驱动器件有关，其中包括其自身的上升极限时间和输出阻抗（限制了其输出电流）。此外，MOSFET的GS作为负载，其容性特征（输入容抗）也是上升时间影响因素。这些因素的综合确定了最终的上升时间。

2）驱动器件的输出电流不足（即输出阻抗较大）必然会增大上上升时间。至于是否会损坏器件要看脉冲频率，若连续损耗超出了器件的承受能力，则有损坏器件的可能。

3）一般不至于烧毁DC-DC。

只看该作者 · 2011-11-9 10:03

谢谢HWM老师，基本的原理我明白了，但是我想针对这个问题更进一步研究一下，为最终的选型提供依据。

1）假设驱动的瞬时电流足够，这里暂定我选用的是IRF540作为mosfet，驱动电路选用的是ir2110。根据PDF，IRF540上升与下降时间为：60ns/25ns（rg=4.7欧，VGS=10V）,ir2110：120ns/94ns。这里的话540的速度要大于ir2110，那么是不是说这个上升时间主要取决于慢的一方，也就是ir2110。那么我要估算出瞬时电流的时候，就以120ns，作为上升时间，然后经过I=CU/t计算得到瞬时电流值为360mA,而ir2110的瞬时电流为2A,满足要求。

2）如果经过计算为3A,在工作频率不高的情况下工作的话，最终的瞬时电流是不是会大概介于2A与3A之间（HWM老师说的上升时间也延长了），有些文献也介绍，当驱动电流不足时会导致驱动信号的畸变，上升时间延长，我想知道这时的电流取决于谁，大概是多大，同样我们是不是可以得出结论：对于开关速度要求不高的情况下，即使超出也可以正常的使用。不需要追求大电流的驱动。

我知道这都是理论计算和分析，不会真实的反应实际情况，谢谢。

2万 · 2011-11-9 10:39

to 3L：

“ir2110：120ns/94ns”，这是个传递延迟时间（ton，toff），即输入至输出的反应时间，而非上下沿。同样，“IRF540：60ns/25ns（rg=4.7欧，VGS=10V）”为其特定测试条件下的输出上升和下降沿时间。

其实，你这里关心的是MOSFET的G极上升时间（当然其会影响最终的输出上下沿）。这个时间（或相应所需电流）可以通过RC电路的方式近似计算，即t = C U / I 或 I = C U / t。

只看该作者 · 2011-11-9 10:57

一般情况下，考虑到MOS管是压控器件，我们一般只考虑VGS大于开启电压就行，这个时间应该RC的充电时间，用一阶微分方程就可以求解。现在细细想来，这种考虑有欠缺的地方，即忽略了驱动芯片的电流输出能力，所以如果电流输出能力不够，则相应的时间会增加，具体如何确定，这个确实值得深思！

3万 · 2011-11-9 11:45

5楼：
这种考虑欠缺的地方，就是忽略了驱动信号源的内阻。
电流输出能力不足，实际上就是信号源内阻比较大，亦即RC充电时间的计算中仅考虑了有形的R，未考虑信号源内阻。
如果信号源内阻大体上是不随电流而变化的，那么原计算方法仍适用。若信号源内阻随电流变化，即内阻不是线性的，那么原计算方法将变得很复杂，不如实际测量来得简单方便。