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    9. MOS管怎么快速开启和关闭,驱动电路解析
      • 发布时间:2022-05-21 16:16:00
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      MOS管怎么快速开启和关闭,驱动电路解析
      MOS管快速开启和关闭
      一般认为MOSFET(MOS管)是电压驱动的,不需要驱动电流。然而,在MOS管的G极和S极之间有结电容存在,这个电容会让驱动MOS变的不那么简单。
      下图的3个电容为MOS管的结电容,电感为电路走线的寄生电感:
      MOS管 开启 关闭
      如果不考虑纹波、EMI和冲击电流等要求的话,MOS管开关速度越快越好。
      因为开关时间越短,开关损耗越小,而在开关电源中开关损耗占总损耗的很大一部分,因此MOS管驱动电路的好坏直接决定了电源的效率。
      如何做到MOS管的快速开启和关闭呢?
      对于一个MOS管,如果把GS之间的电压从0拉到管子的开启电压所用的时间越短,那么MOS管开启的速度就会越快。与此类似,如果把MOS管的GS电压从开启电压降到0V的时间越短,那么MOS管关断的速度也就越快。
      由此我们可以知道,如果想在更短的时间内把GS电压拉高或者拉低,就要给MOS管栅极更大的瞬间驱动电流。
      大家常用的PWM芯片输出直接驱动MOS或者用三极管放大后再驱动MOS的方法,其实在瞬间驱动电流这块是有很大缺陷的。
      比较好的方法是使用专用的MOSFET驱动芯片如TC4420来驱动MOS管,这类的芯片一般有很大的瞬间输出电流,而且还兼容TTL电平输入。
      MOSFET驱动芯片的内部结构如下:
      MOS管 开启 关闭
      MOS驱动电路设计需要注意的地方:
      因为驱动线路走线会有寄生电感,而寄生电感和MOS管的结电容会组成一个LC振荡电路,如果直接把驱动芯片的输出端接到MOS管栅极的话,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10欧左右的电阻,降低LC振荡电路的Q值,使震荡迅速衰减掉。
      因为MOS管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,所以建议在MOS管G极和S极之间并联一个10K的电阻以降低输入阻抗。
      如果担心附近功率线路上的干扰耦合过来产生瞬间高压击穿MOS管的话,可以在GS之间再并联一个18V左右的TVS瞬态抑制二极管。
      TVS可以认为是一个反应速度很快的稳压管,其瞬间可以承受的功率高达几百至上千瓦,可以用来吸收瞬间的干扰脉冲。
      综上,MOS管驱动电路参考:
      MOS管 开启 关闭
      MOS管驱动电路的布线设计:
      MOS管 开启 关闭
      MOS管驱动线路的环路面积要尽可能小,否则可能会引入外来的电磁干扰。
      驱动芯片的旁路电容要尽量靠近驱动芯片的VCC和GND引脚,否则走线的电感会很大程度上影响芯片的瞬间输出电流。
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