MOS管驱动电流估算及MOS驱动的几个特别应用解析
MOS管驱动电流估算是本文的重点,如下参数:
有人可能会这样计算:
开通电流
Ion=Qg/Ton=Qg/Td(on)+tr,带入数据得Ion=105nc/(140+500)ns=164mA
关断电流
Ioff=Qg/Toff= Qg/Td(off)+tf,带入数据得Ioff=105nc/(215+245)ns=228mA。
于是乎得出这样的结论,驱动电流只需 300mA左右即可。仔细想想这样计算对吗?这里必须要注意这样一个条件细节,RG=25Ω。所以这个指标没有什么意义。
应该怎么计算才对呢?其实应该是这样的,根据产品的开关速度来决定开关电流。根据I=Q/t,获得了具体MOS管Qg数据,和我们线路的电流能力,就可以获得Ton= Qg/I。比如45N50,它在Vgs=10V,VDS=400V,Id=48A的时候,Qg=105nC。如果用1A的驱动能力去驱动,就可以得到快105nS的开关速度。
当然这也只能估算出驱动电流的数值,还需进一步测试MOS管的过冲波形。在设计驱动电路的时候,一般在MOS管前面串一个10Ω左右的电阻(根据测试波形调整参数)。
这里要注意的是要用Qg来计算开启关断速度,而不是用栅极电容来计算。
MOS管驱动电流估算讲了,下面讲讲MOS管开通过程:
开始给MOS管Cgs充电,当电压升到 5V时,Id流过一定的电流。继续充电,Id越来越大,但还没完全导通。当Id升到电流时,Id不再变化,Cgs也不再变化。
这时输入电压不给Cgs充电,而是给Cgd米勒电容充电,然后MOS管完全导通。
MOS管完全导通之后,输入电压不再经过米勒电容,又继续给Cgs充电直到Vgs等于输入电压10V。
图中 Vgs输入电压保持不变即Qgd阶段,输入电压不给Cgs充电,而是给Cgd米勒电容充电。这是MOS管固有的转移特性。这期间不变的电压也叫平台电压。
此时,MOS管的电流,电阻,根据P=IIR,此时管子消耗的功率,发热严重,所以尽可能让平台电压工作的时间很短。
一般来说,耐压等级越高,MOS管的输入电容越大,反向传输电容Crss越小,米勒效应也相应减小。
MOS驱动的几个特别应用
1、低压应用
当使用5V电源,这时候如果使用传统的图腾柱结构,由于三极管的be有0.7V左右的压降,导致实际终加在gate上的电压只有4.3V。这时候,我们选用标称gate电压4.5V的MOS管就存在一定的风险。同样的问题也发生在使用3V或者其他低压电源的场合。
2、宽电压应用
输入电压并不是一个固定值,它会随着时间或者其他因素而变动。这个变动导致PWM电路提供给MOS管的驱动电压是不稳定的。
为了让MOS管在高gate电压下安全,很多MOS管内置了稳压管强行限制gate电压的幅值。在这种情况下,当提供的驱动电压超过稳压管的电压,就会引起较大的静态功耗。
同时,如果简单的用电阻分压的原理降低gate电压,就会出现输入电压比较高的时候,MOS管工作良好,而输入电压降低的时候gate电压不足,引起导通不够彻底,从而增加功耗。
3、双电压应用文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-434599.html
在一些控制电路中,逻辑部分使用典型的5V或者3.3V数字电压,而功率部分使用12V甚至更高的电压。两个电压采用共地方式连接。这就提出一个要求,需要使用一个电路,让低压侧能够有效的控制高压侧的MOS管,同时高压侧的MOS管也同样会面对1和2中提到的问题。在这三种情况下,图腾柱结构无法满足输出要求,而很多现成的MOS驱动IC,似乎也没有包含gate电压限制的结构。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-434599.html
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