MOSFET知識-關于MOSFET驅動電阻的選擇,詳情解析

關于MOSFET驅動電阻的選擇

等效驅動電路：

L為PCB走線電感，根據他人經驗其值為直走線1nH/mm，考慮其他走線因素，取L=Length+10（nH），其中Length單位取mm。

Rg為柵極驅動電阻，設驅動信號為12V峰值的方波。

Cgs為MOSFET柵源極電容，不同的管子及不同的驅動電壓時會不一樣，這兒取1nF。VL+VRg+VCgs=12V

根據走線長度可以得到Rg最小取值范圍。 分別考慮20m長m和70mm長的走線： L20=30nH，L70=80nH， 則Rg20=8.94Ω，Rg70=17.89Ω， 以下分別是電壓電流波形：

可以看到當Rg比較小時驅動電壓上沖會比較高，震蕩比較多，L越大越明顯，此時會對MOSFET及其他器件性能產生影響。但是阻值過大時驅動波形上升比較慢，當MOSFET有較大電流通過時會有不利影響。

此外也要看到，當L比較小時，此時驅動電流的峰值比較大，而一般IC的驅動電流輸出能力都是有一定限制的，當實際驅動電流達到IC輸出的最大值時，此時IC輸出相當于一個恒流源，對Cgs線性充電，驅動電壓波形的上升率會變慢。

電流曲線就可能如左圖所示（此時由于電流不變，電感不起作用）。這樣可能會對IC的可靠性產生影響，電壓波形上升段可能會產生一個小的臺階或毛刺。

一般IC的PWM OUT輸出如圖所示，內部集成了限流電阻Rsource和Rsink，通常Rsource>Rsink，具體數值大小同IC的峰值驅動輸出能力有關，可以近似認為R=Vcc/Ipeak。一般IC的驅動輸出能力在0.5A左右，因此Rsource在20Ω左右。

由前面的電壓電流曲線可以看到一般的應用中IC的驅動可以直接驅動MOSFET，但是考慮到通常驅動走線不是直線，感量可能會更大，并且為了防止外部干擾，還是要使用Rg驅動電阻進行抑制。考慮到走線分布電容的影響，這個電阻要盡量靠近MOSFET的柵極。

可以看到L對上升時間的影響比較小，主要還是Rg影響比較大。上升時間可以用2*Rg*Cgs來近似估算，通常上升時間小于導通時間的二十分之一時，MOSFET開關導通時的損耗不致于會太大造成發熱問題，因此當MOSFET的最小導通時間確定后Rg最大值也就確定了，一般Rg在取值范圍內越小越好，但是考慮EMI的話可以適當取大。

以上討論的是MOSFET ON狀態時電阻的選擇，在MOSFET OFF狀態時為了保證柵極電荷快速瀉放，此時阻值要盡量小，這也是Rsink

實際使用中還要考慮MOSFET柵漏極還有個電容Cgd的影響，MOSFET ON時Rg還要對Cgd充電，會改變電壓上升斜率，OFF時VCC會通過Cgd向Cgs充電，此時必須保證Cgs上的電荷快速放掉，否則會導致MOSFET的異常導通。-MOSFET驅動電阻的選擇

MOS管柵極串聯電阻如何確定

從理論上說，MOS管的輸入電阻很大，所以這個電阻絕不是為了提升輸入電阻或者限流作用。在低頻條件下，這個電阻有點安慰性質，不接也罷。但在高頻時，情況就變了，MOSFET的輸入阻抗將降低，而且在某個頻率范圍內將變成負阻，會發生振蕩。

為改變控制脈沖的前后沿陡度和防止震蕩,減小集電極的電壓尖峰,應在柵極串上合適的電阻Rg ，當 Rg 增大時,導通時間延長,損耗發熱加劇;Rg減小時,di/dt增高,可能產生誤導通,使器件損壞。

應根據管子的電流容量和電壓額定值以及開關頻率來選取Rg的數值.通常在幾歐至幾十歐之間(在具體應用中,還應根據實際情況予以適當調整)。另外為防止門極開路或門極損壞時主電路加電損壞器件,建議在柵源間加入一電阻Rge,阻值為10kΩ左右。

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