首先,來做一個實(shí)驗(yàn),把一個MOSFET的G懸空,然后在DS上加電壓,那么會出現(xiàn)什么情況呢?很多工程師都知道,MOS會導(dǎo)通甚至擊穿。這是為什么呢?因?yàn)楦緵]有加驅(qū)動電壓,MOS怎么會導(dǎo)通?用下面的圖,來做個仿真:
去探測G極的電壓,發(fā)現(xiàn)電壓波形如下:
G極的電壓居然有4V多,難怪MOSFET會導(dǎo)通,這是因?yàn)镸OSFET的寄生參數(shù)在搗鬼。
這種情況有什么危害呢?實(shí)際情況下,MOS肯定有驅(qū)動電路的么,要么導(dǎo)通,要么關(guān)掉。問題就出在開機(jī)或者關(guān)機(jī)的時(shí)候,最主要是開機(jī)的時(shí)候,此時(shí)驅(qū)動電路還沒上電。但是輸入上電了,由于驅(qū)動電路沒有工作,G級的電荷無法被釋放,就容易導(dǎo)致MOS導(dǎo)通擊穿。那么怎么解決呢?
在GS之間并一個電阻
那么仿真的結(jié)果呢:
幾乎為0V。
下頁內(nèi)容:什么叫驅(qū)動能力和驅(qū)動電阻?
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什么叫驅(qū)動能力?
很多PWM芯片或者專門的驅(qū)動芯片都會說驅(qū)動能力,比如384X的驅(qū)動能力為1A,其含義是什么呢?
假如驅(qū)動是個理想脈沖源,那么其驅(qū)動能力就是無窮大,想提供多大電流就給多大。但實(shí)際中,驅(qū)動是有內(nèi)阻的,假設(shè)其內(nèi)阻為10歐姆,在10V電壓下,最多能提供的峰值電流就是1A,通常也認(rèn)為其驅(qū)動能力為1A。
什么叫驅(qū)動電阻呢?
通常驅(qū)動器和MOS的G極之間,會串一個電阻,就如下圖的R3。
驅(qū)動電阻的作用,如果驅(qū)動走線很長,驅(qū)動電阻可以對走線電感和MOS結(jié)電容引起的震蕩起阻尼作用。但是通常,現(xiàn)在的PCB走線都很緊湊,走線電感非常小。
第二個,重要作用就是調(diào)解驅(qū)動器的驅(qū)動能力,調(diào)節(jié)開關(guān)速度。當(dāng)然只能降低驅(qū)動能力,而不能提高。
對上圖進(jìn)行仿真,R3分別取1歐姆,和100歐姆。下圖是MOS的G極的電壓波形上升沿。
紅色波形為R3=1歐姆,綠色為R3=100歐姆。可以看到,當(dāng)R3比較大時(shí),驅(qū)動就有點(diǎn)力不從心了,特別在處理米勒效應(yīng)的時(shí)候,驅(qū)動電壓上升很緩慢。
下圖,是驅(qū)動的下降沿
下頁內(nèi)容:驅(qū)動的快慢對MOS的開關(guān)有什么影響
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那么驅(qū)動的快慢對MOS的開關(guān)有什么影響呢?下圖是MOS導(dǎo)通時(shí)候DS的電壓:
紅色的是R3=1歐姆,綠色的是R3=100歐姆??梢奟3越大,MOS的導(dǎo)通速度越慢。
下圖是電流波形
紅色的是R3=1歐姆,綠色的是R3=100歐姆??梢奟3越大,MOS的導(dǎo)通速度越慢。
可以看到,驅(qū)動電阻增加可以降低MOS開關(guān)的時(shí)候得電壓電流的變化率。比較慢的開關(guān)速度,對EMI有好處。下圖是對兩個不同驅(qū)動情況下,MOS的DS電壓波形做付利葉分析得到
紅色的是R3=1歐姆,綠色的是R3=100歐姆。可見,驅(qū)動電阻大的時(shí)候,高頻諧波明顯變小
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但是驅(qū)動速度慢,又有什么壞處呢?那就是開關(guān)損耗大了,下圖是不同驅(qū)動電阻下,導(dǎo)通損耗的功率曲線。
紅色的是R3=1歐姆,綠色的是R3=100歐姆。可見,驅(qū)動電阻大的時(shí)候,損耗明顯大了。
結(jié)論:驅(qū)動電阻到底選多大?還真難講,小了EMI不好;大了效率不好。所以只能一個折中的選擇了。
那如果,開通和關(guān)斷的速度要分別調(diào)節(jié),怎么辦?就用以下電路。