mos管门级驱动电阻计算..docxVIP

1 1 关于MOSFET驱动电阻的选择 等效驱动电路: VCC O 12VRg 12V Rg Cgs L为PCB走线电感，根据他人经验其值为直走线 1nH/mm，考虑其他走线因素，取 L=Length+1O (nH)，其中 Length 单位取 mm。 Rg为栅极驱动电阻，设驱动信号为12V峰值的方波。 Cgs为MOSFET栅源极电容，不同的管子及不同的驱动电压时会不一样， 这儿取1nF VL+VRg+VCgs=12V 令驱动电流Id := C t VCgs(t) 得到关于Cgs上的驱动电压微分方程： 2 L C f2VCgs(t) C t VCgs(t) R VCgs(t) Vdr 0 用拉普拉斯变换得到变换函数:G :=VdrL CS S 用拉普拉斯变换得到变换函数: G := Vdr L CS S2 RgSL 这是个3阶系统，当其极点为3个不同实根时是个过阻尼震荡，有两个相同实根时是 临界阻尼震荡，当有虚根时是欠阻尼震荡，此时会在 MOSFET栅极产生上下震荡的波形， 这是我们不希望看到的，因此栅极电阻 Rg阻值的选择要使其工作在临界阻尼和过阻尼状 态，考虑到参数误差实际上都是工作在过阻尼状态。 I C 根据以上得到2 C Rg，因此根据走线长度可以得到 Rg最小取值范围。 分别考虑 20m 长 m 和 70mm 长的走线： L20=30nH，L70=80nH， J则 Rg20=8.94Q, Rg70=17.89Q， 以下分别是电压电流波形： 驱动电压:D 2e-03 Ge-03 1 e-07 1.4e-07 1,8e-07U-124：0 2^086e-08 1e€7 1.4e-07 1.8e-07驱动电流:1.2:V08：0.40.2:0：6e-080.2:412一二二 _一999RRR0.6 驱动电压: D 2e-03 Ge-03 1 e-07 1.4e-07 1,8e-07 U- 12 4： 0 2^08 6e-08 1e€7 1.4e-07 1.8e-07 驱动电流: 1.2: V 08： 0.4 0.2: 0： 6e-08 0.2: 412 一二二 _一 999 RRR 0.6： 0.6： 1^07 1 ^le-07 1.39-07 t 0.4 02 0 -D.2 -0.4 9 ny g RR L=30nH L=30nH L=30nH t Rg=4.7ohni L=30nH MOSFET有较大电流通过时会有不利影响此外也要看到，当L比较小时， 此时驱动电流的峰值比较大，而一般 IC的驱动电流输出能力都是有一定 限制的，当实际驱动电流达到IC输 出的最大值时，此时IC输出相当于 一个恒流源，对Cgs线性充电，驱动 电压波形的上升率会变慢。电流曲线 就可能如左图所示（此时由于电流不 变，电感不起作用）。这样可能会对 IC的可靠性产生影响，电压波形上升 段可能会产生一个小的台阶或毛刺。 MOSFET有较大电流通过时会有不利影响 一般IC的PWM OUT输出如左图所示， 内部集成了限流电阻 Rsource和 Rsink，通常 RsourceRsink,具体数 值大小同IC的峰值驱 动输出能力有关，可以 近似认为R=Vcc/lpeak。 一般IC的驱动输出能 力在0.5A左右，因此 Rsource在 20 Q 左右。 由前面的电压电流 曲线可以看到一般的应 用中IC的驱动可以直 接驱动MOSFET，但是 考虑到通常驱动走线不 是直线，感量可能会更大，并且为了防止外部干扰，还是要使用 Rg驱动电阻进行抑制 考虑到走线分布电容的影响，这个电阻要尽量靠近 MOSFET的栅极。 关于Rg、L对于上升时间的影响：(Cgs=1 nF，VCgs=0.9*Vdrive) TR( nS) 19 49 230 20 45 229 Rg(ohm) M0 22 100 10 22 100 「 L(nH) 30 30 30 80 80 80 可以看到L对上升时间的影响比较小，主要还是 Rg影响比较大。上升时间可以用 2*Rg*Cgs来近似估算，通常上升时间小于导通时间的二十分之一时， MOSFET开关导通 时的损耗不致于会太大造成发热问题，因此当MOSFET的最小导通时间确定后 Rg最大值 也就确定了 Rg 右丁。；：” ， 一般Rg在取值范围内越小越好，但是考虑 emi的话可以 适当取大。 以上讨论的是MOSFET ON状态时电阻的选择，在MOSFET OFF状态时为了保证栅 极电荷快速泻放，此时阻值要尽量小，这也是 Rsi nkvRsource的原因。通常为了保证快速 泻放，在Rg上可以并联一个二极管。当泻放电阻过小，由于走线电感的原因也会引起谐 振(因此有些应用中也会在这个二极管上串一个小电阻) ，但是由于二极管的反向电流不 导通，