【導讀】大電流MOSFET的使用廣泛,它們的導通電阻低,電流能力較大,適合在各種開關電源中應用,在具體的器件驅動電路設計中,需要注意其門極電容較大,適合的門極驅動器需要有足夠的電流,去將門極電容充電,從而使電壓達到Vth,進而在系統(tǒng)允許的時間內去完全導通。
大電流MOSFET的使用廣泛,它們的導通電阻低,電流能力較大,適合在各種開關電源中應用,在具體的器件驅動電路設計中,需要注意其門極電容較大,適合的門極驅動器需要有足夠的電流,去將門極電容充電,從而使電壓達到Vth,進而在系統(tǒng)允許的時間內去完全導通。
在門極驅動電路設計中,需要注意一些典型的錯誤。例如,不能混淆門即輸入電容CISS和門極等效電容CEI之間的差異,不能簡單的通過CISS和電容的基本公式來計算門極驅動電流,如圖1所示。
圖1:電容充電基本公式
一般來說,MOSFET實際的門極等效電容CEI會比CISS大一些,這個數(shù)值需要從MOSFET廠家給出的門極總電荷QG中得到,它也和MOSFET門極驅動電壓有關。
圖2:門級總電荷的分解
這里我們先解釋一下QG的概念,進而說明一下QGS、QGD、QOD的實際意義。
圖3:MOSFET的門級電荷特性
圖3是典型的MOSFET的門極電荷變化特性,其中在曲線上我們可以看到,MOSFET從完全不導通到充電到米勒平臺,這階段需要的門極電荷是QGS,經(jīng)過米勒平臺需要的門極電荷是QGD,米勒電容到最終完全導通需要的門級電荷是QOD,這三部分門級電荷之和就是門極總電荷QG,我們會從MOSFET廠家規(guī)格書中得到這些數(shù)據(jù)。
從這里,我們可以得到計算門極驅動電流的方法:
首先,為了讓MOSFET導通徹底,所以會選擇適合的門極驅動電壓,這個電壓會遠高于Vth。
其次,考慮到門極驅動電壓確定之后,可以根據(jù)門極總電荷得到門極等效充電電容CEI,二者關系是總電荷除以給定的VGS就是等效電容CEI。
最后,計算門極驅動電流的方法就是根據(jù)總門極電荷除以需要的門極電壓轉換時間,就得到需要的門極驅動峰值電流值。
圖4:門級驅動電流計算方法
圖4給出了計算驅動電流的公式,只要知道轉換時間,以及門極驅動總電荷,就可以得到需要的驅動電流,這里我們需要注意門極等效電荷CEI是和門極驅動電壓VGS相關。
門極驅動電流計算雖然簡單,但是真正理解它的計算過程,是需要搞清楚一些基本概念的,上述分析可以作為一個基本的知識基礎。
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