MOS管開關(guān)電路在DC-DC電源、開關(guān)控制、電平轉(zhuǎn)換等電路中都有普遍的應(yīng)用，今天就和大家一起學(xué)習(xí)一下MOS管柵極驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)。

模電課本上定義MOS管為一種壓控流型器件，理想狀態(tài)下，當(dāng)MOS管處于開關(guān)狀態(tài)時(shí)，開關(guān)波形應(yīng)該和控制信號(hào)電壓波形一樣標(biāo)準(zhǔn)才對(duì)，可實(shí)際情況并不總?cè)缛艘狻?/p>

如下圖所示，輸入信號(hào)為1MHz，幅度5V的方波信號(hào)，通過(guò)200ohm電阻R1連接到NMOS的柵極。從波形中可以發(fā)現(xiàn)，Ud電壓最小值還在5V左右就又開始上升，即開關(guān)并未完全導(dǎo)通。

了解過(guò)“密勒平臺(tái)”的同學(xué)應(yīng)該都知道，MOS管GS和GD之間分別有一個(gè)等效電容，電容兩端電壓不能突變，因此當(dāng)柵極加上一個(gè)開關(guān)信號(hào)時(shí)，本質(zhì)上就是對(duì)這些電容進(jìn)行充放電，來(lái)使Vgs電壓達(dá)到導(dǎo)通和關(guān)閉的門限。

當(dāng)柵極串聯(lián)較大的電阻后，柵極上的充放電電流就比較小，對(duì)電容的充電速度較慢，因此就會(huì)出現(xiàn)上述MOS管還未完全導(dǎo)通，下一個(gè)關(guān)閉MOS管的信號(hào)又到達(dá)的情況。

這時(shí)，我們將串聯(lián)電阻R1縮小為20ohm，可以看到Vd電壓信號(hào)基本保持方波，且可以完全導(dǎo)通了。但是可以觀察到Ud關(guān)斷時(shí)，有較長(zhǎng)的“爬坡”，這表明，即使柵極驅(qū)動(dòng)電流增大了，但是MOS管本身的開關(guān)頻率也是有上限的。

在上述基礎(chǔ)上，我們?cè)賹艠O驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率降低到100kHz，這時(shí)我們觀察到Ud和Ugs基本都是一個(gè)比較標(biāo)準(zhǔn)的方波信號(hào)（通過(guò)Ugs信號(hào)能觀察到“密勒平臺(tái)”），一般我們認(rèn)為這樣的驅(qū)動(dòng)才是合格的。

針對(duì)前兩種不完全導(dǎo)通和邊沿爬坡較緩的現(xiàn)象，會(huì)產(chǎn)生哪些問(wèn)題？

從功耗的計(jì)算公式P=U*I來(lái)看，當(dāng)MOS管完全導(dǎo)通時(shí)，我們可以近似認(rèn)為MOS管的損耗為0，即MOS的損耗僅存在于開關(guān)過(guò)程，即電壓、電流都不為0的時(shí)候。當(dāng)MOS不完全導(dǎo)通或者邊沿較緩時(shí)，MOS管本身的損耗就會(huì)加大，會(huì)加重MOS管的發(fā)熱，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致MOS管燒毀。

審核編輯：湯梓紅