MOS驱动电路的参数都是如何计算的?
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今天,小编将在这篇文章中为大家带来驱动电路参数计算的有关报道,通过阅读这篇文章,大家可以对它具备清晰的认识,主要内容如下。
一、MOS驱动电路
在MOS管的结构中,在GS,GD之间存在寄生电容,而MOS管的驱动,实际上就是对电容的充放电。对电容的充电需要一个电流,因为对电容充电瞬间可以把电容看成短路,所以瞬间电流会比较大。选择/设计MOS管驱动时第一要注意的是可提供瞬间短路电流的大小。 第二注意的是,普遍用于高端驱动的NMOS,导通时需要是栅极电压大于源极电压。而高端驱动的MOS管导通时源极电压与漏极电压(VCC)相同,所以这时栅极电压要比VCC大4V或10V。如果在同一个系统里,要得到比VCC大的电压,就要专门的升压电路了。很多马达驱动器都集成了电荷泵,要注意的是应该选择合适的外接电容,以得到足够的短路电流去驱动MOS管。 上边说的4V或10V是常用的MOS管的导通电压,设计时当然需要有一定的余量。而且电压越高,导通速度越快,导通电阻也越小。现在也有导通电压更小的MOS管用在不同的领域里,但在12V汽车电子系统里,一般4V导通就够用了。
二、MOS驱动电路的参数计算
我的实际工作中碰到最多的驱动电路是以下这种能够控制开关速度的驱动电路,我就以它举例做进一步的分析。
如图,在驱动电阻Rg2上并联一个二极管。其中D1常用快恢复二极管,使关断时间减小同时减小关断损耗,Rg1可以限制关断电流,R1为mos管栅源极的下拉电阻,给mos管栅极积累的电荷提供泄放回路。( 根据MOSFET栅极高输入阻抗的特性,一点点静电或者干扰都可能导致MOS管误导通,所以R1也起降低输入阻抗作用,一般取值在10k~几十k )
Lp为驱动走线的杂散寄生电感,包括驱动IC引脚、MOS引脚、PCB走线的感抗,精确的数值很难确定,通常取几十nH。
1、驱动电阻Rg的计算
驱动走线的寄生电感和MOS管的结电容会组成一个LC振荡电路,如果驱动芯片的输出端直接到栅极的话,在PWM波的上升下降沿会产生很大的震荡,导致MOS管急剧发热甚至爆炸,一般的解决方法是在栅极串联电阻,降低LC振荡电路的Q值,使震荡迅速衰减掉。
2、驱动电阻下限值
当mos开通瞬间,Vcc通过驱动电阻给Ciss=Cgs+Cgd充电,如上图所示(忽略下拉电阻R1的影响)。根据LC震荡电路模型,可以列出回路在复频域内对应的方程。
求解出i g ,并化为典型二阶系统的形式
再根据LC振荡电路求解二阶系统阻尼系比
那么根据LC振荡电路的特性,为了保证驱动电流ig不发生震荡,该系统要处于过阻尼的状态;即阻尼比必须大于1,则方程式解得Rg=Rg1+Rg2的下限范围
3、驱动关断电阻上限值
MOS关断时,Vds会产生很大的dv/dt,那么由于寄生电容Cgd的存在,就会对回路进行放电继而产生较大的电流,根据公式:Ic=Cdv/dt。那么回路上Igd流过驱动电阻Rg,又会在GS间产生一个电压Vgoff=IgdxRg。这样我们的方向就是不能让其高于MOS导通的门槛电压Vth以避免误导通。
那么列出不等式
则解得驱动电阻Rgoff=Rg1的取值范围
最后,小编诚心感谢大家的阅读。你们的每一次阅读,对小编来说都是莫大的鼓励和鼓舞。最后的最后,祝大家有个精彩的一天。