MOS管如何快速開啟和關(guān)閉？驅(qū)動(dòng)電路分析-KIA MOS管

MOS管快速開啟和關(guān)閉

一般認(rèn)為MOSFET（MOS管）是電壓驅(qū)動(dòng)的，不需要驅(qū)動(dòng)電流。然而，在MOS管的G極和S極之間有結(jié)電容存在，這個(gè)電容會(huì)讓驅(qū)動(dòng)MOS變的不那么簡單。

下圖的3個(gè)電容為MOS管的結(jié)電容，電感為電路走線的寄生電感：

如果不考慮紋波、EMI和沖擊電流等要求的話，MOS管開關(guān)速度越快越好。

因?yàn)殚_關(guān)時(shí)間越短，開關(guān)損耗越小，而在開關(guān)電源中開關(guān)損耗占總損耗的很大一部分，因此MOS管驅(qū)動(dòng)電路的好壞直接決定了電源的效率。

如何做到MOS管的快速開啟和關(guān)閉呢？

對于一個(gè)MOS管，如果把GS之間的電壓從0拉到管子的開啟電壓所用的時(shí)間越短，那么MOS管開啟的速度就會(huì)越快。與此類似，如果把MOS管的GS電壓從開啟電壓降到0V的時(shí)間越短，那么MOS管關(guān)斷的速度也就越快。

由此我們可以知道，如果想在更短的時(shí)間內(nèi)把GS電壓拉高或者拉低，就要給MOS管柵極更大的瞬間驅(qū)動(dòng)電流。

大家常用的PWM芯片輸出直接驅(qū)動(dòng)MOS或者用三極管放大后再驅(qū)動(dòng)MOS的方法，其實(shí)在瞬間驅(qū)動(dòng)電流這塊是有很大缺陷的。

比較好的方法是使用專用的MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片如TC4420來驅(qū)動(dòng)MOS管，這類的芯片一般有很大的瞬間輸出電流，而且還兼容TTL電平輸入。

MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下：

MOS驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)需要注意的地方：

因?yàn)轵?qū)動(dòng)線路走線會(huì)有寄生電感，而寄生電感和MOS管的結(jié)電容會(huì)組成一個(gè)LC振蕩電路，如果直接把驅(qū)動(dòng)芯片的輸出端接到MOS管柵極的話，在PWM波的上升下降沿會(huì)產(chǎn)生很大的震蕩，導(dǎo)致MOS管急劇發(fā)熱甚至爆炸，一般的解決方法是在柵極串聯(lián)10歐左右的電阻，降低LC振蕩電路的Q值，使震蕩迅速衰減掉。

因?yàn)镸OS管柵極高輸入阻抗的特性，一點(diǎn)點(diǎn)靜電或者干擾都可能導(dǎo)致MOS管誤導(dǎo)通，所以建議在MOS管G極和S極之間并聯(lián)一個(gè)10K的電阻以降低輸入阻抗。

如果擔(dān)心附近功率線路上的干擾耦合過來產(chǎn)生瞬間高壓擊穿MOS管的話，可以在GS之間再并聯(lián)一個(gè)18V左右的TVS瞬態(tài)抑制二極管。

TVS可以認(rèn)為是一個(gè)反應(yīng)速度很快的穩(wěn)壓管，其瞬間可以承受的功率高達(dá)幾百至上千瓦，可以用來吸收瞬間的干擾脈沖。

綜上，MOS管驅(qū)動(dòng)電路參考：

MOS管驅(qū)動(dòng)電路的布線設(shè)計(jì)：

MOS管驅(qū)動(dòng)線路的環(huán)路面積要盡可能小，否則可能會(huì)引入外來的電磁干擾。

驅(qū)動(dòng)芯片的旁路電容要盡量靠近驅(qū)動(dòng)芯片的VCC和GND引腳，否則走線的電感會(huì)很大程度上影響芯片的瞬間輸出電流。

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