MOSFET栅极充电机理是什么？MOSFET栅极驱动电路的振荡问题解析

本文中，小编将对MOSFET栅极驱动电路予以介绍，如果你想对它的详细情况有所认识，或者想要增进对它的了解程度，不妨请看以下内容哦。

一、MOSFET栅极充电机理

对MOSFET施加电压时，其栅极开始积累电荷。下图所示为栅极充电电路和栅极充电波形。将MOSFET连接到电感负载时，它会影响与MOSFET并联的二极管中的反向恢复电流以及MOSFET栅极电压。此处不作解释。

a、在t0-t1时间段内，栅极驱动电路通过栅极串联电阻器R对栅源电容Cgs和栅漏电容Cgd充电，直到栅极电压达到其阈值Vth。由于Cgs和Cgd是并联充电，因此满足以下公式。

b、在t1－t2期间，VGS超过Vth，导致漏极中产生电流，最终成为主电流。在此期间，继续对Cgs和Cg充电。栅极电压上升时，漏极电流增大。在 t2，栅极电压达到米勒电压，在公式(1)中用 VGS(pl)代替VGS(t2)，可计算出VGS(pl).t2。在t0-t1期间，延迟时间t2和R(Cgs＋Cgd)成正比。

c、在t2-t3期间，VGS(pl)电压处的VGS受米勒效应影响保持恒定。栅极电压保持恒定。在整个主栅电流流过MOSFET时，漏极电压在t3达到其导通电压（RDS(ON)×ID）。由于在此期间栅极电压保持恒定，因此驱动电流流向Cgd而非Cgs。在此期间Cgd（Qdg）中积累的电荷数等于流向栅电路的电流与电压下降时间（t3－t2）的乘积：

d、在t3-t4期间，向栅极充电使其达到过饱和状态。对Cgs和Cgd充电，直到栅极电压（VGS）达到栅极供电电压。由于开通瞬态已经消失，在此期间MOSFET不会出现开关损耗。

二、MOSFET栅极驱动电路的振荡问题解析

为了使MOS管完全导通，需要尽量提高栅极的驱动电流。那是不是栅极驱动电流越大越好呢，即驱动电路的内阻越小越好？

在PCB layout过程中，走线一定会引入寄生电感和极小的等效串联电阻，加之MOS管栅极的寄生电容。因此对MOS管栅极的驱动，其实就可以等效成对RLC串联电路的驱动。如下图所示：

输入5V/1MHz的方波信号Vin，测量到栅极电压Vgs出现很严重的振铃。这种振荡带来的危害可能是致命的，因为此时MOSFET不再只有彻底导通或者彻底关断两种状态，而会反复进入高阻导通状态。从而使MOSFET发热严重，并进而烧毁MOSFET。

那为什么会出现上述的振荡现象呢？学过二阶电路的动态响应的动作应该就能理解，在RLC串联电路中，当R<√(L/C)时，成为欠阻尼状态，振荡一定会发生。 那有了理论武器的指导，解决方法就很简单了，使得R>=√(L/C)时，即过阻尼状态（临界阻尼实际应用中基本不会出现），振荡就会消失。 如下图，在驱动电路中增加一个串联电阻（为了方便，直接将等效的寄生10mohm电阻改成10ohm），再观察MOSFET栅极电压波形振荡现象消失。

至此，我们对MOSFET栅极驱动电路的振荡问题应该有了比较直观的理解。在实际解决这个问题的时候，我们需要优先考虑减小pcb引线电感，即增加走线宽度或减小走线长度。在电感无法减小的时候，才会采用增加一颗外部小电阻的方案。

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