关于MOS管驱动电路设计,本文谈一谈如何让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:
![wKgaomadzvSAThAIAACxBQzliS4703.png](https://file1.elecfans.com/web2/M00/FE/8B/wKgaomadzvSAThAIAACxBQzliS4703.png)
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。
怎么做到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:
![wKgaomad0CaAbKMgAAAwvSKg-YE251.png](https://file1.elecfans.com/web2/M00/FE/8B/wKgaomad0CaAbKMgAAAwvSKg-YE251.png)
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:
![wKgZomad0GCANngsAACpHffi6AA034.png](https://file1.elecfans.com/web2/M00/FD/A4/wKgZomad0GCANngsAACpHffi6AA034.png)
MOS管驱动电路的布线设计:
![wKgZomad0HmAcqgrAAD7bmG1iwY318.png](https://file1.elecfans.com/web2/M00/FD/A4/wKgZomad0HmAcqgrAAD7bmG1iwY318.png)
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。
常见的MOS管驱动波形:
![wKgaomad0KGAFZ_gAAAR-kDEvPE017.png](https://file1.elecfans.com/web2/M00/FE/8B/wKgaomad0KGAFZ_gAAAR-kDEvPE017.png)
如果出现了这样圆不溜秋的波形就等着核爆吧。有很大一部分时间管子都工作在线性区,损耗极其巨大。一般这种情况是布线太长电感太大,栅极电阻都救不了你,只能重新画板子。高频振铃严重的毁容方波:
![wKgaomad0L-AevdxAAAUb4vOeuw638.png](https://file1.elecfans.com/web2/M00/FE/8B/wKgaomad0L-AevdxAAAUb4vOeuw638.png)
在上升下降沿震荡严重,这种情况管子一般瞬间死掉,跟上一个情况差不多,进线性区。原因也类似,主要是布线的问题。又胖又圆的肥猪波。上升下降沿极其缓慢,这是因为阻抗不匹配导致的。芯片驱动能力太差或者栅极电阻太大。果断换大电流的驱动芯片,栅极电阻往小调调就OK了。打肿脸充正弦的生于方波他们家的三角波:
![wKgZomad0NqABoqdAAAIWmtP12w198.png](https://file1.elecfans.com/web2/M00/FD/A4/wKgZomad0NqABoqdAAAIWmtP12w198.png)
驱动电路阻抗超大发了,此乃管子必杀波,解决方法同上。大众脸型,人见人爱的方波:
![wKgZomad0O6AXdobAAAHzjYTd_8722.png](https://file1.elecfans.com/web2/M00/FD/A4/wKgZomad0O6AXdobAAAHzjYTd_8722.png)
高低电平分明,电平这时候可以叫电平了,因为它平。边沿陡峭,开关速度快,损耗很小,略有震荡,可以接受,管子进不了线性区,强迫症的话可以适当调大栅极电阻。 方方正正的帅哥波,无振铃无尖峰无线性损耗的三无产品,这就是最完美的波形了。
-
电路
+关注
关注
171文章
5698浏览量
170972 -
BLDC
+关注
关注
201文章
770浏览量
96422 -
MOS
+关注
关注
31文章
1195浏览量
92799 -
直流无刷电机
+关注
关注
15文章
285浏览量
23708
发布评论请先 登录
相关推荐
基于FOC无刷电机的按摩器方案以及PCBA介绍【其利天下技术开发有限公司】
其利天下技术·BLDC制动有哪些方法?无刷电机电机驱动方案
![<b class='flag-5'>其</b><b class='flag-5'>利</b><b class='flag-5'>天下</b><b class='flag-5'>技术</b>·<b class='flag-5'>BLDC</b>制动有哪些方法?无刷电机电机<b class='flag-5'>驱动</b><b class='flag-5'>方案</b>](https://file1.elecfans.com/web2/M00/EA/20/wKgZomZW342AeaNoAABjNKubHCM781.png)
评论