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  • 1 # AOS美國萬代半導體

    《泰德蘭電子》提供AOS美國萬代功率MOSFET的型號選型及應用問題分析以及mojay茂捷的AC-DC,torex特瑞仕的DC-DC電源IC/霍尼韋爾(Honeywell)感測器等方案型號推薦---MOS管驅動設計電路參考佈線設計細節有哪些呢?

    答:MOS管驅動設計一般認為MOSFET是電壓驅動的,不需要驅動電流。然而,在MOS的G、S兩級之間有結電容存在,這個電容會讓驅動MOS變的不那麼簡單。 如果不考慮紋波和EMI等要求的話,MOS管開關速度越快越好,因為開關時間越短,開關損耗越小,而在開關電源中開關損耗佔總損耗的很大一部分,因此MOS管驅動電路的好壞直接決定了電源的效率。 對於一個MOS管,如果把GS之間的電壓從0拉到管子的開啟電壓所用的時間越短,那麼MOS管開啟的速度就會越快。與此類MOS管驅動設計一般認為MOSFET是電壓驅動的,不需要驅動電流。然而,在MOS的G、S兩級之間有結電容存在,這個電容會讓驅動MOS變的不那麼簡單。

    如果不考慮紋波和EMI等要求的話,MOS管開關速度越快越好,因為開關時間越短,開關損耗越小,而在開關電源中開關損耗佔總損耗的很大一部分,因此MOS管驅動電路的好壞直接決定了電源的效率。

    對於一個MOS管,如果把GS之間的電壓從0拉到管子的開啟電壓所用的時間越短,那麼MOS管開啟的速度就會越快。與此類似,如果把MOS管的GS電壓從開啟電壓降到0V的時間越短,那麼MOS管關斷的速度也就越快。由此我們可以知道,如果想在更短的時間內把GS電壓拉高或者拉低,就要給MOS管柵極更大的瞬間驅動電流。

    大家常用的PWM晶片輸出直接驅動MOS或者用三極體放大後再驅動MOS的方法,其實在瞬間驅動電流這塊是有很大缺陷的。

    比較好的方法是使用專用的MOSFET驅動晶片,這類的晶片一般有很大的瞬間輸出電流,而且還相容TTL電平輸入,MOSFET驅動晶片的內部結構。

    需要注意

    因為驅動線路走線會有寄生電感,而寄生電感和MOS管的結電容會組成一個LC振盪電路,如果直接把驅動晶片的輸出端接到MOS管柵極的話,在PWM波的上升下降沿會產生很大的震盪,導致MOS管急劇發熱甚至爆炸,一般的解決方法是在柵極串聯10歐左右的電阻,降低LC振盪電路的Q值,使震盪迅速衰減掉。

    因為MOS管柵極高輸入阻抗的特性,一點點靜電或者干擾都可能導致MOS管誤導通,所以建議在MOS管G S之間並聯一個10K的電阻以降低輸入阻抗。

    如果擔心附近功率線路上的干擾耦合過來產生瞬間高壓擊穿MOS管的話,可以在GS之間再並聯一個18V左右的TVS瞬態抑制二極體,TVS可以認為是一個反應速度很快的穩壓管,其瞬間可以承受的功率高達幾百至上千瓦,可以用來吸收瞬間的干擾脈衝。

    MOS管驅動電路參考

    佈線設計

    MOS管驅動線路的環路面積要儘可能小,否則可能會引入外來的電磁干擾,驅動晶片的旁路電容要儘量靠近驅動晶片的VCC和GND引腳,否則走線的電感會很大程度上影響晶片的瞬間輸出電流。

    常見驅動波形

    1、如果出現了這樣圓不溜秋的波形就等著核爆吧。有很大一部分時間管子都工作線上性區,損耗極其巨大。

    一般這種情況是佈線太長電感太大,柵極電阻都救不了你,只能重新畫板子。

    2、高頻振鈴嚴重的毀容方波。在上升下降沿震盪嚴重,這種情況管子一般瞬間死掉,跟上一個情況差不多,進線性區。原因也類似,主要是佈線的問題。又胖又圓的肥豬波。上升下降沿極其緩慢,這是因為阻抗不匹配導致的。晶片驅動能力太差或者柵極電阻太大。

    果斷換大電流的驅動晶片,柵極電阻往小調調就OK了。

    打腫臉充正弦的生於方波他們家的三角波。驅動電路阻抗超大發了。此乃管子必殺波。解決方法同上。

    3、大眾臉型,人見人愛的方波。高低電平分明,電平這時候可以叫電平了,因為它平。邊沿陡峭,開關速度快,損耗很小,略有震盪,可以接受,管子進不了線性區,強迫症的話可以適當調大柵極電阻。

    4、方方正正的帥哥波,無振鈴無尖峰無線性損耗的三無產品,這就是最完美的波形了。

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