mosfet 電阻特性參數-如何確定mosfet驅動(dòng)電阻與電阻設計-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2019-08-21
mosfet 電阻主要特性參數如下，電阻的主要參數有電阻阻值，允許誤差，額定功率，溫度系數等
1、標稱(chēng)阻值：電阻器上面所標示的阻值。
2、允許誤差：標稱(chēng)阻值與實(shí)際阻值的差值跟標稱(chēng)阻值之比的百分數稱(chēng)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(cháng)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：溫度每變化1℃所引起的電阻值的相對變化。溫度系數越小，電阻的穩定性越好。阻值隨溫度升高而增大的為正溫度系數，反之為負溫度系數。
6、老化系數：電阻器在額定功率長(cháng)期負荷下，阻值相對變化的百分數，它是表示電阻器壽命長(cháng)短的參數。
7、電壓系數：在規定的電壓范圍內，電壓每變化1伏，電阻器的相對變化量。
mosfet 電阻驅動(dòng)是如何確定的？常用的MOSFET驅動(dòng)電路如下圖所示：
常用的MOSFET驅動(dòng)電路
其中，Rg為驅動(dòng)電阻；LK是驅動(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。
驅動(dòng)電阻下限值的計算原則為：驅動(dòng)電阻必須在驅動(dòng)回路中提供足夠的阻尼，來(lái)阻尼MOSFET開(kāi)通瞬間驅動(dòng)電流的震蕩。
實(shí)際設計時(shí)，一般先計算出Rg下限值的大致范圍，然后再通過(guò)實(shí)驗，以驅動(dòng)電流不發(fā)生震蕩作為臨界條件，得出Rg的下限值。
mosfet 電阻驅動(dòng)電阻上限值的設計原則為：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(mén)檻電壓，Cgd和dV/dt在手冊中可查。
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，應當盡量減小關(guān)斷時(shí)驅動(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驅動(dòng)電路改進(jìn)電路1
常用的MOSFET驅動(dòng)電路改進(jìn)電路2
mosfet 電阻驅動(dòng)的取值范圍在5~100歐姆之間，那么在這個(gè)范圍內如何進(jìn)一步優(yōu)化阻值的選取呢？這就要從損耗方面來(lái)考慮。
當驅動(dòng)電阻阻值越大時(shí)，MOSFET開(kāi)通關(guān)斷時(shí)間越長(cháng)，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。所以在保證驅動(dòng)電阻能提供足夠的阻尼，防止驅動(dòng)電流震蕩的前提下，驅動(dòng)電阻應該越小越好。
驅動(dòng)芯片的選型需要考慮驅動(dòng)電流、功耗、傳輸延遲，對隔離型驅動(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為驅動(dòng)電壓的擺幅，在選擇驅動(dòng)芯片的時(shí)候，最重要的一點(diǎn)就是驅動(dòng)芯片能提供的最大電流要超過(guò)上式所得出的電流，即驅動(dòng)芯片要有足夠的“驅動(dòng)能力”。
P_driver=Q_g×?V_gs×f_s
Q_g柵極充電電荷，?V_gs為驅動(dòng)電壓的擺幅，f_s為MOSFET的開(kāi)關(guān)頻率。選擇驅動(dòng)芯片時(shí)，應選擇驅動(dòng)芯片所能提供的功率大于上式所計算出來(lái)的功率。同時(shí)還要考慮環(huán)境溫度的影響，因為大多數驅動(dòng)芯片所能提供的功率都是隨著(zhù)環(huán)境溫度的升高而降額的，如下圖。
驅動(dòng)允許的損耗功率隨著(zhù)環(huán)境溫度升高而降額（IPW65R080CFD）
所謂傳輸延遲，即驅動(dòng)芯片的輸出信號上升沿和下降沿都要比輸入信號延遲一段時(shí)間，其對應的波形如圖下圖。
對于傳輸延遲來(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驅動(dòng)，光耦M57962為例，給出其傳輸延時(shí)的數據：
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 )對死區時(shí)間造成很大的影響。假設輸入M57962的驅動(dòng)死區設置為1.5us。那么實(shí)際到IGBT的GE級的驅動(dòng)死區時(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IGBT的GE級的死區時(shí)間的不一致。因此在設計死區時(shí)間時(shí)，應當充分考慮到驅動(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時(shí)間過(guò)小導致的橋臂直通。
對于隔離型驅動(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，從而對控制驅動(dòng)產(chǎn)生影響，如圖下圖所示。
原、副邊耦合
所以，驅動(dòng)芯片的共模瞬態(tài)抑制(common mode transient immunity)也很重要，在實(shí)際選擇驅動(dòng)芯片時(shí)，驅動(dòng)芯片的CM transient immunity應該大于電路中實(shí)際的dv/dt，越大越好。
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