硬件那点事儿
认证:VIP会员
作者动态
如何准确计算电源引起的运放输出失调电压?1200字搞定运放电路选型之电源抑制比PSRR
1天前
MOSFET电路栅源极GS之间为什么需要并联一个电容?居然能解决MOS误导通的问题?
2天前
PCB基础知识:单面板和多层板讲解以及如何确定在电路设计中使用单面板还是多层板?
2天前
MOSFET电路栅源极GS之间并联电容后,MOS管为什么会炸管?原因分析
3天前
电路滤波之X电容和Y电容的基础知识
4天前

MOSFET电路栅源极GS之间为什么需要并联一个电容?居然能解决MOS误导通的问题?

Part 01 前言

在MOSFET中,dv/dt指的是MOSFET在开关瞬态期间,其漏源电压Vds的变化率,即漏极和源极之间电压随时间的变化速度。一般想到dv/dt,我们第一反应是高dv/dt会导致强烈的电磁干扰,影响周围的敏感电路,降低系统的信号完整性。除此之外高dv/dt还会产生另外一大危害,那就是如果dv/dt过高,漏源电压的快速变化会通过栅-漏电容Cgd耦合到栅极电压Vgs,导致栅极电压瞬时上升,从而使MOSFET在关闭的情况下误导通。接下来我们就介绍一下原因以及应对方法。

Part 02 MOS误导通的原因

我们以DCDC电路为例,比如同步开关电源,其拓扑电路,一般是使用一组MOSFET作为上管和下管来分时开关实现稳压输出。当MOSFET高速开关时,MOSFET由导通切换到关断状态下,MOSFET的漏极和源极端子之间会产生快速上升的电压Vds。开关频率越高,对应的漏极和源极电压随时间的变化:dv/dt会越大,根据MOSFET的栅-漏极电容Cgd和栅-源极电容Cgs之间的比值会在MOS的G-S直接形成一个分压,或通过Cds流向栅极电阻R的电流会在栅极电阻两端形成一个分压,当此分压大于栅极开启电压时就会导致MOSFET自导通。

为了便于理解,我们分别分析以下两种MOS误导通模型:

模型1:不考虑外部栅极电阻

此模型相当于MOS的栅极悬空

此时相当于Cgd和Cgs两个寄生电容串联接在Vds之间:

那么感应电压Vgs=Vds*Cgd/(Cgd+Cgs)

只有当Vds*Cgd/(Cgd+Cgs)

Vgth:MOS的开启电压

模型2:考虑外部栅极电阻

此模型相当于MOS的栅极接驱动器,驱动器输出低(我们假设驱动器输出低时的导通电阻为0)

此时相当于Cgd和Rg,i串联后接在Vds之间:

那么流经Cgd的电流为Igd=Cgd*dv/dt

栅极电压感应电压Vgs=Igd*Rg,i=Rg,i*Cgd*dv/dt

只有当Rg,i*Cgd*dv/dt

Vgth:MOS的开启电压

Part 03 如何解决MOS误导通的问题?

1.基于模型1:感应电压Vgs=Vds*Cgd/(Cgd+Cgs)

我们可以通过在MOS栅源极并联电容来增大Cgs,这样相当于变相减小了Vgs,从而解决MOS误导通的问题。

2.基于模型2:感应电压Vgs=Rg,i*Cgd*dv/dt

可以通过限制dv/dt来解决此问题,如何限制dv/dt呢?可以在MOS栅极串联电阻Rg来降低MOSFET的开关速率,进而降低dv/dt。

声明:本内容为作者独立观点,不代表电子星球立场。未经允许不得转载。授权事宜与稿件投诉,请联系:editor@netbroad.com
觉得内容不错的朋友,别忘了一键三连哦!
赞 3
收藏 3
关注 32
成为作者 赚取收益
全部留言
0/200
成为第一个和作者交流的人吧