[开发资料] 为什么MOSFET栅极前面要加一个100Ω电阻?

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 楼主| jtracy3 发表于 2024-9-22 00:31 | 显示全部楼层 |阅读模式
在MOSFET的栅极前增加一个电阻?
MOS管是电压型控制器件,一般情况下MOS管的导通,只需要控制栅极的电压超过其开启阈值电压即可,并不需要栅极电流。
所以从本质上来讲,MOS管工作室栅极上并不需要串联任何电阻。
还有一种情况,也就是MOS管栅极存在的寄生电容。一般为了加快MOS管导通和截止的速度,降低其导通和截止过程中的产生损耗,栅极上的等效电阻是应该越小越好,最好为0。但我们却经常会看到关于MOSFET的电路中,栅极前串联着一个电阻。如下图:
那为什么要串联这个电阻呢?
在开关状态下,通常解释就是为了防止MOSFET在开关过程中会产生震荡波形,因为这会增加MOSFET开关损耗,不仅如此,如果震荡过大,还会引起MOS管被击穿。
再进一步讲,为什么电阻是100Ω呢?
我在网上看到一个仿真试验,实验在MOSFET电路中的栅极串联电阻R3,分别对它取1欧姆,10欧姆,50欧姆进行仿真实验:
  • 当R3为1欧姆时,输出电压Vds上出现高频震荡信号。
  • 当R3为10欧姆时,输出电压Vds的高频震荡信号明显被衰减。
  • 当R3为50欧姆时,输出电压Vds的上升沿变得缓慢。其栅极电压上,因为漏极-栅极之间的米勒电容效应引发了台阶。此时对应的MOS管的功耗大大增加。
简单来说,如果它的取值小了,就会引起输出振铃,如果大了就会增加MOS管的开关过渡时间,从而增加其功耗。
是不是看到这里,还是不太清楚选值为100Ω的作用在哪里?我们以上面提到的开关震荡再进深一步探讨。这是一张MOSFET的驱动电路图:功率MOS管的驱动电路中会分布各种电感,例如图中的L,它们与MOSFET的Cgd, Cge会形成谐振电路:对开关驱动信号中的高频谐波分量产生谐振,进而引起功率管输出电压的波动。
MOS管的栅极串联电阻Rg,会增大MOS管驱动回路中的损耗,然后降低谐振回路的Q值,使得电感与电容谐振现象快速衰减。
在这里我们可以理解到,MOS管栅极上所串联的电阻,是根据具体的MOS管和电路分布杂散电感来确定。
这跟我们上面提到阻值影响相关的,下面会详细提到:
如上图,当Rg值比较小时,驱动电压上冲会比较高,震荡较多,L(电感)越大也越明显,此时会对MOSFET及其他器件性能产生一定影响。
此外,驱动电流的峰值也比较大,但是一般情况下,IC的驱动电流输出能力是有一定限制的。
当阻值过大时,实际驱动电流达到IC输出的最大值时,IC输出就相当于一个恒流源,会对Cgs线性充电,驱动电压波形的上升率会变慢。
而驱动波形上升比较慢的话,如果MOSFET有较大电流通过时就有不利影响。
可以得出,阻值过大过小都是对MOSFET驱动电路产生一定不利影响的,而如何确定出合适的阻值,一般是根据管子的电流容量和电压额定值以及开关频率,来选取Rg的数值。
还记得上面那句话吗?
MOS管栅极上所串联的电阻,是根据具体的MOS管和电路分布杂散电感来确定。

小夏天的大西瓜 发表于 2024-9-26 19:24 | 显示全部楼层
MOS管是电压型控制器件,一般情况下MOS管的导通,只需要控制栅极的电压超过其开启阈值电压即可,并不需要栅极电流
星辰大海不退缩 发表于 2024-10-12 11:06 | 显示全部楼层
这个其实是快速放电用的电阻并联电阻小电流大快速放电
AdaMaYun 发表于 2024-10-13 17:10 | 显示全部楼层
上面的那个电阻是为了防止MOSFET在开关过程中会产生震荡波形
小小蚂蚁举千斤 发表于 2024-10-27 19:58 | 显示全部楼层
其实主要的滤波减震
pe66ak 发表于 2024-11-18 22:44 | 显示全部楼层
在MOSFET栅极前面加一个100Ω电阻是一个常见的做法,主要出于抑制振荡的原因

星星点点didi 发表于 2024-11-20 07:44 | 显示全部楼层
MOSFET的栅极和源极之间存在寄生电容(Cgs),当栅极驱动电路快速切换时,可能会引起振荡。100Ω电阻可以起到阻尼作用,抑制这种振荡,确保MOSFET稳定工作。

一切D都好 发表于 2024-11-20 08:08 | 显示全部楼层
当栅极驱动电路快速切换时,可能会产生较大的瞬态电流。100Ω电阻可以限制这个瞬态电流,防止MOSFET栅极过流损坏。

wamed 发表于 2024-11-20 09:18 | 显示全部楼层
MOSFET的栅极驱动电路通常是低电压、低电流的电路,而MOSFET的栅极输入电容较大。

nuan11nuan 发表于 2024-11-20 10:20 | 显示全部楼层
如果没有电阻,当MOSFET快速切换时,可能会对驱动电路产生较大的电流冲击,导致驱动电路损坏。100Ω电阻可以保护驱动电路免受这种冲击。

hhdhy 发表于 2024-11-20 11:22 | 显示全部楼层
在某些应用中,为了匹配驱动电路和MOSFET栅极之间的阻抗,可能会在栅极前面加一个电阻。100Ω电阻是一个常见的选择,因为它在大多数情况下可以提供良好的匹配效果。

suiziq 发表于 2024-11-20 12:45 | 显示全部楼层
在某些情况下,MOSFET可能会因为噪声或干扰而误触发。100Ω电阻可以增加栅极的输入阻抗,减少噪声和干扰的影响,防止误触发。

hight1light 发表于 2024-11-20 13:22 | 显示全部楼层
100Ω电阻在MOSFET栅极前面主要起到抑制振荡、限制电流、保护驱动电路、匹配阻抗等防止误触发的作用。

gra22ce 发表于 2024-11-20 13:44 | 显示全部楼层
虽然电阻会增加栅极驱动电路的延迟,但在大多数应用中,这种延迟是可以接受的,而电阻带来的好处远远超过了延迟的影响。

miltk 发表于 2024-11-20 14:21 | 显示全部楼层
我觉得一般就是为了保护的作用,防止误触发吧
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