MOS管驅(qū)動(dòng)電流估算及MOS驅(qū)動(dòng)的幾個(gè)特別應(yīng)用解析

MOS管驅(qū)動(dòng)電流估算是本文的重點(diǎn)，如下參數(shù)：

有人可能會(huì)這樣計(jì)算：

開(kāi)通電流

Ion=Qg/Ton=Qg/Td(on)+tr，帶入數(shù)據(jù)得Ion=105nc/(140+500)ns=164mA

關(guān)斷電流

Ioff=Qg/Toff= Qg/Td(off)+tf，帶入數(shù)據(jù)得Ioff=105nc/(215+245)ns=228mA。

于是乎得出這樣的結(jié)論，驅(qū)動(dòng)電流只需 300mA左右即可。仔細(xì)想想這樣計(jì)算對(duì)嗎？這里必須要注意這樣一個(gè)條件細(xì)節(jié)，RG=25Ω。所以這個(gè)指標(biāo)沒(méi)有什么意義。

應(yīng)該怎么計(jì)算才對(duì)呢？其實(shí)應(yīng)該是這樣的，根據(jù)產(chǎn)品的開(kāi)關(guān)速度來(lái)決定開(kāi)關(guān)電流。根據(jù)I=Q/t，獲得了具體MOS管Qg數(shù)據(jù)，和我們線(xiàn)路的電流能力，就可以獲得Ton= Qg/I。比如45N50，它在Vgs=10V，VDS=400V，Id=48A的時(shí)候，Qg=105nC。如果用1A的驅(qū)動(dòng)能力去驅(qū)動(dòng)，就可以得到最快105nS的開(kāi)關(guān)速度。

當(dāng)然這也只能估算出驅(qū)動(dòng)電流的數(shù)值，還需進(jìn)一步測(cè)試MOS管的過(guò)沖波形。在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路的時(shí)候，一般在MOS管前面串一個(gè)10Ω左右的電阻（根據(jù)測(cè)試波形調(diào)整參數(shù)）。

這里要注意的是要用Qg來(lái)計(jì)算開(kāi)啟關(guān)斷速度，而不是用柵極電容來(lái)計(jì)算。

MOS管驅(qū)動(dòng)電流估算講了，下面講講MOS管開(kāi)通過(guò)程：

開(kāi)始給MOS管Cgs充電，當(dāng)電壓升到 5V時(shí)，Id流過(guò)一定的電流。繼續(xù)充電，Id越來(lái)越大，但還沒(méi)完全導(dǎo)通。當(dāng)Id升到最大電流時(shí)，Id不再變化，Cgs也不再變化。

這時(shí)輸入電壓不給Cgs充電，而是給Cgd米勒電容充電，然后MOS管完全導(dǎo)通。

MOS管完全導(dǎo)通之后，輸入電壓不再經(jīng)過(guò)米勒電容，又繼續(xù)給Cgs充電直到Vgs等于輸入電壓10V。

圖中 Vgs輸入電壓保持不變即Qgd階段，輸入電壓不給Cgs充電，而是給Cgd米勒電容充電。這是MOS管固有的轉(zhuǎn)移特性。這期間不變的電壓也叫平臺(tái)電壓。

此時(shí)，MOS管的電流最大，電阻最大，根據(jù)P=I*I*R，此時(shí)管子消耗的功率最大，發(fā)熱最嚴(yán)重，所以盡可能讓平臺(tái)電壓工作的時(shí)間很短。

一般來(lái)說(shuō)，耐壓等級(jí)越高，MOS管的輸入電容越大，反向傳輸電容Crss越小，米勒效應(yīng)也相應(yīng)減小。

MOS驅(qū)動(dòng)的幾個(gè)特別應(yīng)用

1、低壓應(yīng)用

當(dāng)使用5V電源，這時(shí)候如果使用傳統(tǒng)的圖騰柱結(jié)構(gòu)，由于三極管的be有0.7V左右的壓降，導(dǎo)致實(shí)際最終加在gate上的電壓只有4.3V。這時(shí)候，我們選用標(biāo)稱(chēng)gate電壓4.5V的MOS管就存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。同樣的問(wèn)題也發(fā)生在使用3V或者其他低壓電源的場(chǎng)合。

2、寬電壓應(yīng)用

輸入電壓并不是一個(gè)固定值，它會(huì)隨著時(shí)間或者其他因素而變動(dòng)。這個(gè)變動(dòng)導(dǎo)致PWM電路提供給MOS管的驅(qū)動(dòng)電壓是不穩(wěn)定的。

為了讓MOS管在高gate電壓下安全，很多MOS管內(nèi)置了穩(wěn)壓管強(qiáng)行限制gate電壓的幅值。在這種情況下，當(dāng)提供的驅(qū)動(dòng)電壓超過(guò)穩(wěn)壓管的電壓，就會(huì)引起較大的靜態(tài)功耗。

同時(shí)，如果簡(jiǎn)單的用電阻分壓的原理降低gate電壓，就會(huì)出現(xiàn)輸入電壓比較高的時(shí)候，MOS管工作良好，而輸入電壓降低的時(shí)候gate電壓不足，引起導(dǎo)通不夠徹底，從而增加功耗。

3、雙電壓應(yīng)用

在一些控制電路中，邏輯部分使用典型的5V或者3.3V數(shù)字電壓，而功率部分使用12V甚至更高的電壓。兩個(gè)電壓采用共地方式連接。這就提出一個(gè)要求，需要使用一個(gè)電路，讓低壓側(cè)能夠有效的控制高壓側(cè)的MOS管，同時(shí)高壓側(cè)的MOS管也同樣會(huì)面對(duì)1和2中提到的問(wèn)題。在這三種情況下，圖騰柱結(jié)構(gòu)無(wú)法滿(mǎn)足輸出要求，而很多現(xiàn)成的MOS驅(qū)動(dòng)IC，似乎也沒(méi)有包含gate電壓限制的結(jié)構(gòu)。

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