MOS管快速關(guān)斷的電路介紹

一.前言

當(dāng)我們使用MOS管進(jìn)行一些PWM輸出控制時(shí)，由于此時(shí)開(kāi)關(guān)頻率比較高，此時(shí)就要求我們能更快速的開(kāi)關(guān)MOS管，從理論上說(shuō)，MOSFET 的關(guān)斷速度只取決于柵極驅(qū)動(dòng)電路。當(dāng)然電流更高的關(guān)斷電路可以更快對(duì)輸入電容器放電，從而縮短開(kāi)關(guān)時(shí)間，進(jìn)而降低開(kāi)關(guān)損耗。如果使用普通的 N 溝道器件，通過(guò)更低輸出阻抗的 MOSFET 驅(qū)動(dòng)器和/或負(fù)關(guān)斷電壓，可以增大放電電流。提高開(kāi)關(guān)速度也能降低開(kāi)關(guān)損耗，當(dāng)然由于 MOSFET 的快速關(guān)斷也會(huì)造成 di/dt 和 dv/dt 更高，因此關(guān)斷加速電路會(huì)在波形中增加振鈴的發(fā)生。

二.方案說(shuō)明

下圖是一個(gè)典型的MOS管驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成原理圖，我們先簡(jiǎn)單分析一下各個(gè)元器件。電容Cg是MOS管自身的米勒寄生電容，MOS管的開(kāi)關(guān)快慢它是一個(gè)重要影響因素，由于所以我們可以從器件選型上選擇Cg較小的MOS管；Lg和Rg跟驅(qū)動(dòng)電路還有MOS以及PCB布線有關(guān)，為了實(shí)現(xiàn)快速開(kāi)關(guān)MOS，我們需要把這幾個(gè)參數(shù)都降到最低才行，接下來(lái)就分別說(shuō)說(shuō)對(duì)應(yīng)的具體設(shè)計(jì)。

1.降低柵極電阻Rg以及寄生電感Lg

Rg的存在主要是為了降低MOS開(kāi)關(guān)時(shí)振鈴的發(fā)生，上篇文章我們介紹過(guò)了如果計(jì)算選型Rg來(lái)降低開(kāi)關(guān)時(shí)的振鈴，所以首先外部串聯(lián)的Rg要在滿足基于減弱開(kāi)關(guān)振鈴的要求的基礎(chǔ)上盡可能的小，其次PCB走線不能太細(xì)，當(dāng)然驅(qū)動(dòng)器和MOS距離要盡可能近，減小電流回路，PCB走線以及器件布局對(duì)于降低Lg來(lái)說(shuō)很重要，大家一定要重視。

2.提高驅(qū)動(dòng)電流能力直接用單片機(jī)IO口驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)MOS管快速開(kāi)關(guān)那可太困難了，畢竟單片機(jī)IO口驅(qū)動(dòng)能力實(shí)在有限啊。選用兩個(gè)三極管搭建推挽輸出驅(qū)動(dòng)電路是個(gè)不錯(cuò)的成本不算高的選擇。

3.增加快速關(guān)斷二極管

在此電路中，RGATE 允許調(diào)整 MOSFET 開(kāi)通速度。在關(guān)斷過(guò)程中，反向并聯(lián)二極管會(huì)對(duì)電阻器進(jìn)行分流。但是二極管存在著導(dǎo)通電壓的問(wèn)題，隨著柵源極電壓接近 0V，二極管的作用越來(lái)越小。所以，此電路能顯著減少關(guān)斷延遲時(shí)間，對(duì)于整體開(kāi)關(guān)時(shí)間和 dv/dt 抗擾性幫助有限，所以我們進(jìn)行二極管選型時(shí)要選擇導(dǎo)通壓降小的二極管，比如肖特基二極管。

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