MOS驅(qū)動(dòng)電阻的選擇和計(jì)算是MOSFET驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié),它直接影響到MOSFET的開(kāi)關(guān)性能、穩(wěn)定性和效率。以下是對(duì)MOS驅(qū)動(dòng)電阻選擇和計(jì)算方法的解答:
一、驅(qū)動(dòng)電阻的作用
在MOSFET驅(qū)動(dòng)電路中,驅(qū)動(dòng)電阻主要起到兩個(gè)作用:
- 提供阻尼 :在MOSFET開(kāi)通瞬間,驅(qū)動(dòng)電阻通過(guò)提供足夠的阻尼來(lái)阻尼驅(qū)動(dòng)電流的震蕩,確保MOSFET能夠平穩(wěn)地開(kāi)通。
- 防止誤開(kāi)通 :在MOSFET關(guān)斷時(shí),驅(qū)動(dòng)電阻能夠限制由于dV/dt產(chǎn)生的電流,防止MOSFET因誤開(kāi)通而損壞。
二、驅(qū)動(dòng)電阻的計(jì)算方法
1. 驅(qū)動(dòng)電阻下限值的計(jì)算
計(jì)算原則 :驅(qū)動(dòng)電阻必須在驅(qū)動(dòng)回路中提供足夠的阻尼,來(lái)阻尼MOSFET開(kāi)通瞬間驅(qū)動(dòng)電流的震蕩。
計(jì)算步驟 :
- 確定MOSFET的寄生電容Cgs(一般可在MOSFET的數(shù)據(jù)手冊(cè)中查到)。
- 估算驅(qū)動(dòng)回路的感抗Lk(包含MOSFET引腳、PCB走線、驅(qū)動(dòng)芯片引腳等的感抗,一般在幾十nH左右)。
- 根據(jù)LC振蕩電路的特性,通過(guò)公式計(jì)算出驅(qū)動(dòng)電阻Rg的下限值。通常,需要保證系統(tǒng)處于過(guò)阻尼狀態(tài),即阻尼比大于1。
注意 :實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí),一般先根據(jù)公式計(jì)算出Rg下限值的大致范圍,然后再通過(guò)實(shí)驗(yàn),以驅(qū)動(dòng)電流不發(fā)生震蕩作為臨界條件,得出Rg的下限值。
2. 驅(qū)動(dòng)電阻上限值的計(jì)算
計(jì)算原則 :防止MOSFET關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生很大的dV/dt,使得MOSFET再次誤開(kāi)通。
計(jì)算步驟 :
- 確定MOSFET的寄生電容Cgd和門檻電壓Vth(均可在數(shù)據(jù)手冊(cè)中查到)。
- 估算MOSFET關(guān)斷時(shí)漏源級(jí)電壓的上升時(shí)間(該時(shí)間一般也在數(shù)據(jù)手冊(cè)中可查)。
- 根據(jù)公式i=CdV/dt計(jì)算出在Cgd上產(chǎn)生的電流igd。
- 再根據(jù)公式Vgoff=IgdxRg計(jì)算出在GS間產(chǎn)生的電壓,確保該電壓不高于MOSFET的門檻電壓Vth。
注意 :通過(guò)以上步驟,可以計(jì)算出驅(qū)動(dòng)電阻Rg的上限值。在實(shí)際應(yīng)用中,還需要考慮其他因素,如開(kāi)關(guān)損耗、EMI等,來(lái)進(jìn)一步優(yōu)化阻值的選取。
三、驅(qū)動(dòng)電阻的取值范圍和優(yōu)化
一般來(lái)說(shuō),MOSFET驅(qū)動(dòng)電阻的取值范圍在5~100歐姆之間。在這個(gè)范圍內(nèi),如何進(jìn)一步優(yōu)化阻值的選取,需要綜合考慮以下幾個(gè)方面:
- 損耗 :驅(qū)動(dòng)電阻阻值越大,MOSFET開(kāi)通關(guān)斷時(shí)間越長(zhǎng),開(kāi)關(guān)損耗就越大。因此,在保證驅(qū)動(dòng)電阻能提供足夠的阻尼、防止驅(qū)動(dòng)電流震蕩的前提下,驅(qū)動(dòng)電阻應(yīng)該越小越好。
- 穩(wěn)定性 :過(guò)小的驅(qū)動(dòng)電阻可能會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電路不穩(wěn)定,產(chǎn)生振蕩等問(wèn)題。因此,在選擇驅(qū)動(dòng)電阻時(shí),還需要考慮電路的穩(wěn)定性。
- 實(shí)際應(yīng)用 :不同的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)驅(qū)動(dòng)電阻的要求也不同。例如,在高頻應(yīng)用中,需要選擇較小的驅(qū)動(dòng)電阻來(lái)減小開(kāi)關(guān)損耗;而在需要較大驅(qū)動(dòng)電流的應(yīng)用中,則需要選擇較大的驅(qū)動(dòng)電阻來(lái)確保MOSFET能夠穩(wěn)定工作。
綜上所述,MOS驅(qū)動(dòng)電阻的選擇和計(jì)算需要綜合考慮多個(gè)因素,包括寄生電容、感抗、門檻電壓、開(kāi)關(guān)損耗、穩(wěn)定性以及實(shí)際應(yīng)用需求等。通過(guò)合理的計(jì)算和優(yōu)化選擇,可以確保MOSFET驅(qū)動(dòng)電路的穩(wěn)定性和效率。
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