mosfet 電阻特性參數(shù)-如何確定mosfet驅(qū)動(dòng)電阻與電阻設(shè)計(jì)-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2019-08-21
mosfet 電阻主要特性參數(shù)如下，電阻的主要參數(shù)有電阻阻值，允許誤差，額定功率，溫度系數(shù)等
1、標(biāo)稱阻值：電阻器上面所標(biāo)示的阻值。
2、允許誤差：標(biāo)稱阻值與實(shí)際阻值的差值跟標(biāo)稱阻值之比的百分?jǐn)?shù)稱阻值偏差，它表示電阻器的精度。
3、額定功率：在正常的大氣壓力90-106.6KPa及環(huán)境溫度為－55℃～＋70℃的條件下，電阻器長(zhǎng)期工作所允許耗散的最大功率。
4、額定電壓：由阻值和額定功率換算出的電壓。
5、溫度系數(shù)：溫度每變化1℃所引起的電阻值的相對(duì)變化。溫度系數(shù)越小，電阻的穩(wěn)定性越好。阻值隨溫度升高而增大的為正溫度系數(shù)，反之為負(fù)溫度系數(shù)。
6、老化系數(shù)：電阻器在額定功率長(zhǎng)期負(fù)荷下，阻值相對(duì)變化的百分?jǐn)?shù)，它是表示電阻器壽命長(zhǎng)短的參數(shù)。
7、電壓系數(shù)：在規(guī)定的電壓范圍內(nèi)，電壓每變化1伏，電阻器的相對(duì)變化量。
mosfet 電阻驅(qū)動(dòng)是如何確定的？常用的MOSFET驅(qū)動(dòng)電路如下圖所示：
常用的MOSFET驅(qū)動(dòng)電路
其中，Rg為驅(qū)動(dòng)電阻；LK是驅(qū)動(dòng)回路的感抗，一般在幾十nH；Rpd的作用是給MOSFET柵極積累的電荷提供泄放賄賂，一般取值在10K~幾十K；Cgd、Cgs、Cds是MOSFET的三個(gè)寄生電容。
驅(qū)動(dòng)電阻下限值的計(jì)算原則為：驅(qū)動(dòng)電阻必須在驅(qū)動(dòng)回路中提供足夠的阻尼，來(lái)阻尼MOSFET開(kāi)通瞬間驅(qū)動(dòng)電流的震蕩。
實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，一般先計(jì)算出Rg下限值的大致范圍，然后再通過(guò)實(shí)驗(yàn)，以驅(qū)動(dòng)電流不發(fā)生震蕩作為臨界條件，得出Rg的下限值。
mosfet 電阻驅(qū)動(dòng)電阻上限值的設(shè)計(jì)原則為：防止MOSFET關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生很大的dV/dt，使MOSFET管再次誤開(kāi)通。
Vth為MOSFET門檻電壓，Cgd和dV/dt在手冊(cè)中可查。
從上面的分析可以看到，在MOSFET管關(guān)斷時(shí)，為了防止誤開(kāi)通，應(yīng)當(dāng)盡量減小關(guān)斷時(shí)驅(qū)動(dòng)回路的阻抗?；谶@一思想，下面再給出兩種很常用的改進(jìn)型電路，可以有效地避免關(guān)斷時(shí)MOSFET的誤開(kāi)通問(wèn)題。
常用的MOSFET驅(qū)動(dòng)電路改進(jìn)電路1
常用的MOSFET驅(qū)動(dòng)電路改進(jìn)電路2
mosfet 電阻驅(qū)動(dòng)的取值范圍在5~100歐姆之間，那么在這個(gè)范圍內(nèi)如何進(jìn)一步優(yōu)化阻值的選取呢？這就要從損耗方面來(lái)考慮。
當(dāng)驅(qū)動(dòng)電阻阻值越大時(shí)，MOSFET開(kāi)通關(guān)斷時(shí)間越長(zhǎng)，在開(kāi)關(guān)時(shí)刻電壓電流交疊時(shí)間越久，造成的開(kāi)關(guān)損耗就越大。所以在保證驅(qū)動(dòng)電阻能提供足夠的阻尼，防止驅(qū)動(dòng)電流震蕩的前提下，驅(qū)動(dòng)電阻應(yīng)該越小越好。
驅(qū)動(dòng)芯片的選型需要考慮驅(qū)動(dòng)電流、功耗、傳輸延遲，對(duì)隔離型驅(qū)動(dòng)還要考慮原副邊隔離電壓，瞬態(tài)共模抑制。
下面一一從電流、功耗、傳輸延遲等幾個(gè)方面來(lái)分析
Vgs為驅(qū)動(dòng)電壓的擺幅，在選擇驅(qū)動(dòng)芯片的時(shí)候，最重要的一點(diǎn)就是驅(qū)動(dòng)芯片能提供的最大電流要超過(guò)上式所得出的電流，即驅(qū)動(dòng)芯片要有足夠的“驅(qū)動(dòng)能力”。
P_driver=Q_g×?V_gs×f_s
Q_g柵極充電電荷，?V_gs為驅(qū)動(dòng)電壓的擺幅，f_s為MOSFET的開(kāi)關(guān)頻率。選擇驅(qū)動(dòng)芯片時(shí)，應(yīng)選擇驅(qū)動(dòng)芯片所能提供的功率大于上式所計(jì)算出來(lái)的功率。同時(shí)還要考慮環(huán)境溫度的影響，因?yàn)榇蠖鄶?shù)驅(qū)動(dòng)芯片所能提供的功率都是隨著環(huán)境溫度的升高而降額的，如下圖。
驅(qū)動(dòng)允許的損耗功率隨著環(huán)境溫度升高而降額（IPW65R080CFD）
所謂傳輸延遲，即驅(qū)動(dòng)芯片的輸出信號(hào)上升沿和下降沿都要比輸入信號(hào)延遲一段時(shí)間，其對(duì)應(yīng)的波形如圖下圖。
對(duì)于傳輸延遲來(lái)說(shuō)，我們一般希望有兩點(diǎn)：1)傳輸延時(shí)的實(shí)際要盡量短。2)“開(kāi)通”傳輸延時(shí)和“關(guān)斷”傳輸延時(shí)的一致性要盡量好。
針對(duì)第二點(diǎn)，如果開(kāi)通和關(guān)斷傳輸延時(shí)不一致會(huì)有什么影響呢？我們以常用的IGBT驅(qū)動(dòng)，光耦M57962為例，給出其傳輸延時(shí)的數(shù)據(jù)：
M57962的開(kāi)通傳輸延時(shí)一般為1us，最大為1.5us；關(guān)斷傳輸延時(shí)一般為1us，最大為1.5us。其開(kāi)通關(guān)斷延時(shí)的一致性很差，這樣就會(huì)對(duì)死區(qū)時(shí)間造成很大的影響。假設(shè)輸入M57962的驅(qū)動(dòng)死區(qū)設(shè)置為1.5us。那么實(shí)際到IGBT的GE級(jí)的驅(qū)動(dòng)死區(qū)時(shí)間最大為2us(下管開(kāi)通延時(shí)1.5us, 上管關(guān)斷延時(shí)1us)，最小僅為1us(下管開(kāi)通延時(shí)1us, 上管關(guān)斷延時(shí)1.5us)。造成實(shí)際到達(dá)IGBT的GE級(jí)的死區(qū)時(shí)間的不一致。因此在設(shè)計(jì)死區(qū)時(shí)間時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮到驅(qū)動(dòng)芯片本身的傳輸延時(shí)的不一致性，避免因此造成的死區(qū)時(shí)間過(guò)小導(dǎo)致的橋臂直通。
對(duì)于隔離型驅(qū)動(dòng)來(lái)說(shuō)(光耦隔離，磁耦隔離)。需要考慮原、副邊的絕緣電壓，一般項(xiàng)目中都會(huì)給出絕緣電壓的相關(guān)要求。若沒(méi)有相關(guān)要求，一般可取絕緣電壓為MOSFET電壓定額的兩倍以上。
對(duì)于橋式電路來(lái)說(shuō)，同一橋臂上管的源極 (也就是下管的漏極)是高頻跳變的，該高頻跳變的dv/dt會(huì)通過(guò)隔離驅(qū)動(dòng)原、副邊的寄生電容產(chǎn)生較大的共模電流耦合到原邊，從而對(duì)控制驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生影響，如圖下圖所示。
原、副邊耦合
所以，驅(qū)動(dòng)芯片的共模瞬態(tài)抑制(common mode transient immunity)也很重要，在實(shí)際選擇驅(qū)動(dòng)芯片時(shí)，驅(qū)動(dòng)芯片的CM transient immunity應(yīng)該大于電路中實(shí)際的dv/dt，越大越好。
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