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MOSFET的驅(qū)動技術詳細解剖及主要參數(shù)詳解-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2019-11-25 

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MOSFET驅(qū)動技術詳細解剖及主要參數(shù)詳解

MOSFET的一些主要參數(shù)

本文主要講MOSFET驅(qū)動技術詳細解剖及主要參數(shù)詳解,先來看看MOSFET的一些主要參數(shù)。耐壓:通常所說的VDS,或者說是擊穿電壓。那么一般MOS廠家是如何來定義這個參數(shù)的呢?


MOSFET,MOSFET驅(qū)動技術


上面這個例子顯示,當驅(qū)動電壓為0,Vds達到200V的時候,Id這個電流達到了250uA,這個時候認為已經(jīng)達到擊穿電壓。


不同的廠家對此定義略有不同,但是基本上來說,當電壓超過擊穿電壓,MOS的漏電流就會急劇上升。


導通電阻:MOSFET在導通之后,其特性可以近似認為是一個電阻。


MOSFET,MOSFET驅(qū)動技術


上面這個例子表示,在驅(qū)動電壓為10V的時候,導通電阻為0.18歐姆。


導通電阻的溫度關系:MOS的導通電阻隨溫度上升而上升,下圖顯示該MOS的導通電阻在結(jié)溫為140度的時候,為20度時候的2倍。


MOSFET,MOSFET驅(qū)動技術


導通閥值電壓:就是當驅(qū)動電壓到達該值之后,可認為MOS已經(jīng)開通。


MOSFET,MOSFET驅(qū)動技術


上面這個例子,可以看到當Vgs達到2-4V的時候,MOS電流就上升到250uA。這時候可認為MOS已經(jīng)開始開通。


驅(qū)動電壓和導通電阻,最大導通電流之間的關系:從下圖可以看到,驅(qū)動電壓越高,實際上導通電阻越小,而且最大導通電流也越大。


MOSFET,MOSFET驅(qū)動技術


導通閥值電壓隨溫度上升而下降


MOSFET的寄生二極管


MOSFET,MOSFET驅(qū)動技術

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寄生二極管比較重要的特性,就是反向恢復特性。這個在ZVS,同步整流等應用中顯得尤為重要。


MOSFET的寄生電容


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這三個電容的定義如下:


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MOS的寄生電容都是非線性電容,其容值和加在上面的電壓有關。所以一般的MOS廠家還會用另外一個參數(shù)來描述這個特性:


MOSFET,MOSFET驅(qū)動技術


MOSFET的驅(qū)動技術

MOS雖然是電壓型驅(qū)動,但是由于寄生電容的存在,必須要求驅(qū)動電路提供一定的驅(qū)動電流。


較小的驅(qū)動電流,會導致MOS的GS電壓上升緩慢,降低了開關速度,提高了開關損耗。


米勒電容Cgd


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米勒電容雖然看起來很小,但是對驅(qū)動的影響很大,特別在VDS比較高的場合。但是在ZVS和同步整流等應用中,由于VDS會在驅(qū)動上來之前,下降到零,就不存在這個問題。


MOSFET,MOSFET驅(qū)動技術


上面的例子定義驅(qū)動能力為峰值電流(在特定條件下)


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有些廠商就用內(nèi)阻來定義驅(qū)動能力。


當IC本身的驅(qū)動能力不足的時候,就需要外加驅(qū)動電路來增強驅(qū)動能力,以達到快速開關MOS的需求,采用分立器件,比如圖騰柱或采用集成的驅(qū)動IC。


MOSFET的低端(low side)驅(qū)動:所謂低端驅(qū)動,就是驅(qū)動電路的參考地,就是MOS的S端。


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低端驅(qū)動,電路往往比較簡單,除了驅(qū)動能力之外,還是需要注意一些細節(jié)。


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MOSFET的高端(High Side)驅(qū)動:很多情況下,MOSFET的S極并不是IC的參考地,比如BUCK開關管,橋式電路的上管……


MOSFET,MOSFET驅(qū)動技術

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自舉驅(qū)動,利用自舉電路,自動抬升供電電壓。自舉的驅(qū)動芯片種類很多,但是需要注意其耐壓。


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對于二極管整流的buck,自舉驅(qū)動需要注意的問題。


MOSFET,MOSFET驅(qū)動技術

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利用變壓器隔離驅(qū)動:對于浮地的MOS,或者和IC隔離的MOS,通??梢圆捎米儔浩鞲綦x驅(qū)動。


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變壓器隔離驅(qū)動的關鍵:


變壓器隔離驅(qū)動關鍵考慮的問題,就是變壓器的復位,比較常用是利用隔直電容來復位,但是需要注意的是,采用隔直電容之后,有可能變壓器傳遞的電壓幅度和占空比有關。需要考慮變壓器的變比。


對于跨初次級的驅(qū)動變壓器,還需要考慮其耐壓的問題,利用簡單倍壓電路來抬升驅(qū)動電壓。


下圖的驅(qū)動電路,可以傳遞大占空比的驅(qū)動信號,而且可以讓驅(qū)動電壓不下降。


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隔直電容帶來的問題:由于隔直電容會儲存能量,所以在驅(qū)動消失之后,隔直電容會和變壓器產(chǎn)生諧振,導致驅(qū)動電路傳遞錯誤的驅(qū)動信號。


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為了降低這個問題的影響??梢岳眠@些電阻來阻尼這個震蕩。


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對具有隔直電容的驅(qū)動電路,有些IC會植入soft stop的功能:在關機時候,讓驅(qū)動的占空比逐漸降低到0。


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為了避免這個隔直電容帶來的問題,可以采用無電容的變壓器驅(qū)動電路。


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如果用IC直接驅(qū)動變壓器,那么需要注意:


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同步整流驅(qū)動,需要注意邏輯的問題


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同步整流2個管子的驅(qū)動關系為互補,但是當主管長時間關斷的時候,整流管就會出現(xiàn)長時間導通的情況。


所以在關機的時候,不能簡單的把主管驅(qū)動信號置低,而要同時把整流管的驅(qū)動信號也置低。


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MOS的并聯(lián)驅(qū)動,并聯(lián)驅(qū)動要盡量保證每個管子的驅(qū)動線對稱。


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