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MOS管驅(qū)動電流估算及MOS驅(qū)動的幾個特別應(yīng)用解析-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2020-07-02 

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MOS管驅(qū)動電流估算及MOS驅(qū)動的幾個特別應(yīng)用解析

MOS管驅(qū)動電流估算是本文的重點,如下參數(shù):

MOS管驅(qū)動電流估算


有人可能會這樣計算:

開通電流

Ion=Qg/Ton=Qg/Td(on)+tr,帶入數(shù)據(jù)得Ion=105nc/(140+500)ns=164mA


關(guān)斷電流

Ioff=Qg/Toff= Qg/Td(off)+tf,帶入數(shù)據(jù)得Ioff=105nc/(215+245)ns=228mA。


于是乎得出這樣的結(jié)論,驅(qū)動電流只需 300mA左右即可。仔細想想這樣計算對嗎?這里必須要注意這樣一個條件細節(jié),RG=25Ω。所以這個指標(biāo)沒有什么意義。


應(yīng)該怎么計算才對呢?其實應(yīng)該是這樣的,根據(jù)產(chǎn)品的開關(guān)速度來決定開關(guān)電流。根據(jù)I=Q/t,獲得了具體MOS管Qg數(shù)據(jù),和我們線路的電流能力,就可以獲得Ton= Qg/I。比如45N50,它在Vgs=10V,VDS=400V,Id=48A的時候,Qg=105nC。如果用1A的驅(qū)動能力去驅(qū)動,就可以得到最快105nS的開關(guān)速度。


當(dāng)然這也只能估算出驅(qū)動電流的數(shù)值,還需進一步測試MOS管的過沖波形。在設(shè)計驅(qū)動電路的時候,一般在MOS管前面串一個10Ω左右的電阻(根據(jù)測試波形調(diào)整參數(shù))。


這里要注意的是要用Qg來計算開啟關(guān)斷速度,而不是用柵極電容來計算。

MOS管驅(qū)動電流估算

MOS管驅(qū)動電流估算


MOS管驅(qū)動電流估算講了,下面講講MOS管開通過程:

開始給MOS管Cgs充電,當(dāng)電壓升到 5V時,Id流過一定的電流。繼續(xù)充電,Id越來越大,但還沒完全導(dǎo)通。當(dāng)Id升到最大電流時,Id不再變化,Cgs也不再變化。


這時輸入電壓不給Cgs充電,而是給Cgd米勒電容充電,然后MOS管完全導(dǎo)通。


MOS管完全導(dǎo)通之后,輸入電壓不再經(jīng)過米勒電容,又繼續(xù)給Cgs充電直到Vgs等于輸入電壓10V。


圖中 Vgs輸入電壓保持不變即Qgd階段,輸入電壓不給Cgs充電,而是給Cgd米勒電容充電。這是MOS管固有的轉(zhuǎn)移特性。這期間不變的電壓也叫平臺電壓。


此時,MOS管的電流最大,電阻最大,根據(jù)P=I*I*R,此時管子消耗的功率最大,發(fā)熱最嚴重,所以盡可能讓平臺電壓工作的時間很短。

一般來說,耐壓等級越高,MOS管的輸入電容越大,反向傳輸電容Crss越小,米勒效應(yīng)也相應(yīng)減小。


MOS驅(qū)動的幾個特別應(yīng)用

1、低壓應(yīng)用

當(dāng)使用5V電源,這時候如果使用傳統(tǒng)的圖騰柱結(jié)構(gòu),由于三極管的be有0.7V左右的壓降,導(dǎo)致實際最終加在gate上的電壓只有4.3V。這時候,我們選用標(biāo)稱gate電壓4.5V的MOS管就存在一定的風(fēng)險。同樣的問題也發(fā)生在使用3V或者其他低壓電源的場合。


2、寬電壓應(yīng)用

輸入電壓并不是一個固定值,它會隨著時間或者其他因素而變動。這個變動導(dǎo)致PWM電路提供給MOS管的驅(qū)動電壓是不穩(wěn)定的。


為了讓MOS管在高gate電壓下安全,很多MOS管內(nèi)置了穩(wěn)壓管強行限制gate電壓的幅值。在這種情況下,當(dāng)提供的驅(qū)動電壓超過穩(wěn)壓管的電壓,就會引起較大的靜態(tài)功耗。


同時,如果簡單的用電阻分壓的原理降低gate電壓,就會出現(xiàn)輸入電壓比較高的時候,MOS管工作良好,而輸入電壓降低的時候gate電壓不足,引起導(dǎo)通不夠徹底,從而增加功耗。


3、雙電壓應(yīng)用

在一些控制電路中,邏輯部分使用典型的5V或者3.3V數(shù)字電壓,而功率部分使用12V甚至更高的電壓。兩個電壓采用共地方式連接。這就提出一個要求,需要使用一個電路,讓低壓側(cè)能夠有效的控制高壓側(cè)的MOS管,同時高壓側(cè)的MOS管也同樣會面對1和2中提到的問題。在這三種情況下,圖騰柱結(jié)構(gòu)無法滿足輸出要求,而很多現(xiàn)成的MOS驅(qū)動IC,似乎也沒有包含gate電壓限制的結(jié)構(gòu)。


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