為什麼MOS管的柵極要串接電阻?第二個問題太好了!
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在開關電路、驅動電路中,MOS管的柵極經常會串聯一個電阻,說實話很多夥伴並不喜歡,因為會影響效率,但是不加又很容易振盪,簡直又愛又恨。那這個電阻到底有什麼用?
第一是限制驅動電流,防止驅動電流過大,避免驅動晶片會因為驅動能力不足損壞。
上期我們說過MOS管的開啟,是對各個電容進行充電,在充電的瞬間電容相當於短路,並且電流 非常大,驅動晶片無法承接這麼大的電流,所以這個電阻就起到了一個限流與保護作用。
但電阻阻值不能太大, 太大的話MOS管的導通時間和關斷時間會變長,這樣開關損耗就會增加了。
第二個就是開頭講的它可以消除MOS管柵極的振盪信號。
驅動晶片到MOS管的走線存在寄生電感,並且MOS管的內部電機引線也會有電感,此外MOS管的極間是存在寄生電容的,因此MOS管的開關電路就等效於一個LC低通濾波電路。
其輸出與輸入的比值,就是增益。
當增益大於1時,雜訊就被放大了。
它的諧振頻率點附近會產生較高的增益,如果沒有一個電阻引入,增益就會等於無窮大。
而驅動信號又是頻率分量非常豐富的階躍信號,必定有諧振頻率點附近的信號,因此容易產生諧振,繼而產生振盪。
電阻的存在就是用來提供一個阻尼,吸收這樣的振盪信號,串接電阻的阻值增大,諧振頻率點增益就會減小。一般阻值在10Ω左右即可,公式Rg>2(L/Cgs)^0.5。
那麼,電阻的位置應該是在驅動端還是MOS管端呢?
在一些小功率MOS管電路,驅動端還是MOS管端其實都可以。但是對於大功率的MOS管開關電路,由於關斷時MOS管容易受到串擾,可能會產生誤操作,因此一般放在MOS管端。
這裏簡單說下:
很多時候我們見到的開關電源與驅動電路,大部分柵極串聯電阻是放在MOS管端的。
這時候我們需要考慮到阻抗匹配,需要將信號看作高速信號。
高速信號:信號的上升沿小於6倍的傳輸延時。
不過一般情況下,柵極走線長度不會超過10cm,驅動電路的上升時間不會很小,因此不需要考慮成高速信號,也就不必放置到靠近源端IC。
那麼放置靠近MOS管有什麼好處?
上圖的設置,對MOS管柵極而言,收取的信號並沒有太大區別。
這是因為電感和電阻始終串聯,如果將其看成一個整體,阻抗就是R+jwL,這對電路而言是完全相同的。
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