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  • MOSFET簡(jiǎn)介、主要參數(shù)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)
    MOSFET簡(jiǎn)介、主要參數(shù)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)
  • MOSFET簡(jiǎn)介、主要參數(shù)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)
  • 來(lái)源:硬件筆記本  發(fā)布日期: 2022-09-21  瀏覽次數(shù): 2,588

    咱們做電子的,幾乎都會(huì)用到MOS管,也遇到過(guò)MOS管炸裂的情況。小功率MOS炸裂時(shí),沒(méi)什么感覺(jué),大功率就不一樣,震耳欲聾,感覺(jué)在以命相搏。

    其實(shí)很多時(shí)候,炸管的原因就是驅(qū)動(dòng)問(wèn)題。下面就給大家分享一下MOS管的一些參數(shù)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)。

    MOSFET簡(jiǎn)介????

    ■MOSFET的全稱(chēng)為:metal oxide semiconductor field-effect transistor,中文通常稱(chēng)之為,金屬-氧化層-半導(dǎo)體-場(chǎng)效晶體管。

    ■MOSFET最早出現(xiàn)在大概上世紀(jì)60年代,首先出現(xiàn)在模擬電路的應(yīng)用。

    ■功率MOSFET在上世紀(jì)80年代開(kāi)始興起,在如今電力電子功率器件中,無(wú)疑成為了最重要的主角器件。

    MOSFET的簡(jiǎn)單模型

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    MOSFET的一些主要參數(shù)

    ■耐壓:通常所說(shuō)的VDS,或者說(shuō)是擊穿電壓。那么一般MOS廠家是如何來(lái)定義這個(gè)參數(shù)的呢?

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    ■上面這個(gè)例子顯示,當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓為0,Vds達(dá)到200V的時(shí)候,Id這個(gè)電流達(dá)到了250uA,這個(gè)時(shí)候認(rèn)為已經(jīng)達(dá)到擊穿電壓。

    ■不同的廠家對(duì)此定義略有不同,但是基本上來(lái)說(shuō),當(dāng)電壓超過(guò)擊穿電壓,MOS的漏電流就會(huì)急劇上升。

    ■導(dǎo)通電阻:

    ■MOSFET在導(dǎo)通之后,其特性可以近似認(rèn)為是一個(gè)電阻

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    ■上面這個(gè)例子表示,在驅(qū)動(dòng)電壓為10V的時(shí)候,導(dǎo)通電阻為0.18歐姆

    ■導(dǎo)通電阻的溫度關(guān)系:

    ■MOS的導(dǎo)通電阻隨溫度上升而上升,下圖顯示該MOS的導(dǎo)通電阻在結(jié)溫為140度的時(shí)候,為20度時(shí)候的2倍。

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    ■導(dǎo)通閥值電壓:就是當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓到達(dá)該值之后,可認(rèn)為MOS已經(jīng)開(kāi)通。

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    ■上面這個(gè)例子,可以看到當(dāng)Vgs達(dá)到2-4V的時(shí)候,MOS電流就上升到250uA。這時(shí)候可認(rèn)為MOS已經(jīng)開(kāi)始開(kāi)通。

    ■驅(qū)動(dòng)電壓和導(dǎo)通電阻,最大導(dǎo)通電流之間的關(guān)系。

    ■從下圖可以看到,驅(qū)動(dòng)電壓越高,實(shí)際上導(dǎo)通電阻越小,而且最大導(dǎo)通電流也越大

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    ■導(dǎo)通閥值電壓隨溫度上升而下降

    ■MOSFET的寄生二極管

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    ■寄生二極管比較重要的特性,就是反向恢復(fù)特性。這個(gè)在ZVS,同步整流等應(yīng)用中顯得尤為重要。

    ■MOSFET的寄生電容

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    ■這三個(gè)電容的定義如下:

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    ■MOS的寄生電容都是非線性電容,其容值和加在上面的電壓有關(guān)。所以一般的MOS廠家還會(huì)用另外一個(gè)參數(shù)來(lái)描述這個(gè)特性:

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    ■用電荷來(lái)描述

    MOSFET的驅(qū)動(dòng)技術(shù)

    ■MOS雖然是電壓型驅(qū)動(dòng),但是由于寄生電容的存在,必須要求驅(qū)動(dòng)電路提供一定的驅(qū)動(dòng)電流。

    ■較小的驅(qū)動(dòng)電流,會(huì)導(dǎo)致MOS的GS電壓上升緩慢,降低了開(kāi)關(guān)速度,提高了開(kāi)關(guān)損耗。

    ■米勒電容Cgd

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    ■米勒電容雖然看起來(lái)很小,但是對(duì)驅(qū)動(dòng)的影響很大,特別在VDS比較高的場(chǎng)合。但是在ZVS和同步整流等應(yīng)用中,由于VDS會(huì)在驅(qū)動(dòng)上來(lái)之前,下降到零,就不存在這個(gè)問(wèn)題。

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    ■上面的例子定義驅(qū)動(dòng)能力為峰值電流(在特定條件下)

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    ■有些廠商就用內(nèi)阻來(lái)定義驅(qū)動(dòng)能力。

    ■當(dāng)IC本身的驅(qū)動(dòng)能力不足的時(shí)候,就需要外加驅(qū)動(dòng)電路來(lái)增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力,以達(dá)到快速開(kāi)關(guān)MOS的需求

    ■1.采用分立器件,比如圖騰柱。

    ■2.采用集成的驅(qū)動(dòng)IC.

    ■MOSFET的低端(low side)驅(qū)動(dòng):

    ■所謂低端驅(qū)動(dòng),就是驅(qū)動(dòng)電路的參考地,就是MOS的S端。

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    ■低端驅(qū)動(dòng),電路往往比較簡(jiǎn)單,除了驅(qū)動(dòng)能力之外,還是需要注意一些細(xì)節(jié)。

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    ■MOSFET的高端(High Side)驅(qū)動(dòng)

    ■很多情況下,MOSFET的S極并不是IC的參考地,比如BUCK開(kāi)關(guān)管,橋式電路的上管……

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    ■自舉驅(qū)動(dòng),利用自舉電路,自動(dòng)抬升供電電壓。自舉的驅(qū)動(dòng)芯片種類(lèi)很多,但是需要注意其耐壓。

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    ■對(duì)于二極管整流的buck,自舉驅(qū)動(dòng)需要注意的問(wèn)題。

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    ■利用變壓器隔離驅(qū)動(dòng):

    ■對(duì)于浮地的MOS,或者和IC隔離的MOS,通常可以采用變壓器隔離驅(qū)動(dòng)

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    ■變壓器隔離驅(qū)動(dòng)的關(guān)鍵:

    ■變壓器隔離驅(qū)動(dòng)關(guān)鍵考慮的問(wèn)題,就是變壓器的復(fù)位,比較常用是利用隔直電容來(lái)復(fù)位,但是需要注意的是,采用隔直電容之后,有可能變壓器傳遞的電壓幅度和占空比有關(guān)。需要考慮變壓器的變比。

    ■對(duì)于跨初次級(jí)的驅(qū)動(dòng)變壓器,還需要考慮其耐壓的問(wèn)題。

    ■利用簡(jiǎn)單倍壓電路來(lái)抬升驅(qū)動(dòng)電壓。

    ■下圖的驅(qū)動(dòng)電路,可以傳遞大占空比的驅(qū)動(dòng)信號(hào),而且可以讓驅(qū)動(dòng)電壓不下降。

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    ■隔直電容帶來(lái)的問(wèn)題:

    ■由于隔直電容會(huì)儲(chǔ)存能量,所以在驅(qū)動(dòng)消失之后,隔直電容會(huì)和變壓器產(chǎn)生諧振,導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電路傳遞錯(cuò)誤的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

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    ■為了降低這個(gè)問(wèn)題的影響??梢岳眠@些電阻來(lái)阻尼這個(gè)震蕩。

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    ■對(duì)具有隔直電容的驅(qū)動(dòng)電路,有些IC會(huì)植入soft stop的功能:在關(guān)機(jī)時(shí)候,讓驅(qū)動(dòng)的占空比逐漸降低到0.

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    ■為了避免這個(gè)隔直電容帶來(lái)的問(wèn)題,可以采用無(wú)電容的變壓器驅(qū)動(dòng)電路。

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    ■如果用IC直接驅(qū)動(dòng)變壓器,那么需要注意:

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    ■同步整流驅(qū)動(dòng),需要注意邏輯的問(wèn)題

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    ■同步整流2個(gè)管子的驅(qū)動(dòng)關(guān)系為互補(bǔ),但是當(dāng)主管長(zhǎng)時(shí)間關(guān)斷的時(shí)候,整流管就會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間導(dǎo)通的情況。

    ■所以在關(guān)機(jī)的時(shí)候,不能簡(jiǎn)單的把主管驅(qū)動(dòng)信號(hào)置低,而要同時(shí)把整流管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)也置低。

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    ■MOS的并聯(lián)驅(qū)動(dòng),并聯(lián)驅(qū)動(dòng)要盡量保證每個(gè)管子的驅(qū)動(dòng)線對(duì)稱(chēng)。

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