關(guān)于MOSFET驅(qū)動(dòng)電阻的選擇
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
Rg為柵極驅(qū)動(dòng)電阻，設(shè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)為12V峰值的方波。
Cgs為MOSFET柵源極電容，不同的管子及不同的驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)會(huì)不一樣，這兒取1nF。
VL+VRg+VCgs=12V
計(jì)算式
這是個(gè)3階系統(tǒng)，當(dāng)其極點(diǎn)為3個(gè)不同實(shí)根時(shí)是個(gè)過(guò)阻尼震蕩，有兩個(gè)相同實(shí)根時(shí)是臨界阻尼震蕩，當(dāng)有虛根時(shí)是欠阻尼震蕩，此時(shí)會(huì)在MOSFET柵極產(chǎn)生上下震蕩的波形，這是我們不希望看到的，因此柵極電阻Rg阻值的選擇要使其工作在臨界阻尼和過(guò)阻尼狀態(tài)，考慮到參數(shù)誤差實(shí)際上都是工作在過(guò)阻尼狀態(tài)。
根據(jù)以上得到
計(jì)算式
因此根據(jù)走線長(zhǎng)度可以得到Rg最小取值范圍。
等效驅(qū)動(dòng)電路圖
分別考慮20m長(zhǎng)m和70mm長(zhǎng)的走線： L20=30nH，L70=80nH， 則Rg20=8.94Ω，Rg70=17.89Ω，
以下分別是電壓電流波形：
電壓電流波形
可以看到當(dāng)Rg比較小時(shí)驅(qū)動(dòng)電壓上沖會(huì)比較高，震蕩比較多，L越大越明顯，此時(shí)會(huì)對(duì)MOSFET及其他器件性能產(chǎn)生影響。但是阻值過(guò)大時(shí)驅(qū)動(dòng)波形上升比較慢，當(dāng)MOSFET有較大電流通過(guò)時(shí)會(huì)有不利影響。
MOSFET有較大電流通過(guò)時(shí)
此外也要看到，當(dāng)L比較小時(shí)，此時(shí)驅(qū)動(dòng)電流的峰值比較大，而一般IC的驅(qū)動(dòng)電流輸出能力都是有一定限制的，當(dāng)實(shí)際驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到IC輸出的最大值時(shí)，此時(shí)IC輸出相當(dāng)于一個(gè)恒流源，對(duì)Cgs線性充電，驅(qū)動(dòng)電壓波形的上升率會(huì)變慢。電流曲線就可能如左圖所示（此時(shí)由于電流不變，電感不起作用）。這樣可能會(huì)對(duì)IC的可靠性產(chǎn)生影響，電壓波形上升段可能會(huì)產(chǎn)生一個(gè)小的臺(tái)階或毛刺。
IC的PWM OUT輸出
一般IC的PWM OUT輸出如左圖所示，內(nèi)部集成了限流電阻Rsource和Rsink，通常Rsource>Rsink，具體數(shù)值大小同IC的峰值驅(qū)動(dòng)輸出能力有關(guān)，可以近似認(rèn)為R=Vcc/Ipeak。一般IC的驅(qū)動(dòng)輸出能力在0.5A左右，因此Rsource在20Ω左右。
由前面的電壓電流曲線可以看到一般的應(yīng)用中IC的驅(qū)動(dòng)可以直接驅(qū)動(dòng)MOSFET，但是考慮到通常驅(qū)動(dòng)走線不是直線，感量可能會(huì)更大，并且為了防止外部干擾，還是要使用Rg驅(qū)動(dòng)電阻進(jìn)行抑制?？紤]到走線分布電容的影響，這個(gè)電阻要盡量靠近MOSFET的柵極。
表
可以看到L對(duì)上升時(shí)間的影響比較小，主要還是Rg影響比較大。上升時(shí)間可以用2*Rg*Cgs來(lái)近似估算，通常上升時(shí)間小于導(dǎo)通時(shí)間的二十分之一時(shí)，MOSFET開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)的損耗不致于會(huì)太大造成發(fā)熱問(wèn)題，因此當(dāng)MOSFET的最小導(dǎo)通時(shí)間確定后Rg最大值也就確定了 ，一般Rg在取值范圍內(nèi)越小越好，但是考慮EMI的話可以適當(dāng)取大。
以上討論的是MOSFET ON狀態(tài)時(shí)電阻的選擇，在MOSFET OFF狀態(tài)時(shí)為了保證柵極電荷快速瀉放，此時(shí)阻值要盡量小，這也是Rsink 實(shí)際使用中還要考慮MOSFET柵漏極還有個(gè)電容Cgd的影響，MOSFET ON時(shí)Rg還要對(duì)Cgd充電，會(huì)改變電壓上升斜率，OFF時(shí)VCC會(huì)通過(guò)Cgd向Cgs充電，此時(shí)必須保證Cgs上的電荷快速放掉，否則會(huì)導(dǎo)致MOSFET的異常導(dǎo)通。 
圖
評(píng)論