MOS管保護電路實(shí)測與保護電路分析-KIA MOS管

MOS管保護電路實(shí)測，分析

功率MOS管自身?yè)碛斜姸鄡?yōu)點(diǎn)，但是MOS管具有較脆弱的承受短時(shí)過(guò)載能力，特別是在高頻的應用場(chǎng)合，所以在應用功率MOS管對必須為其設計合理的保護電路來(lái)提高器件的可靠性。

功率MOS管保護電路主要有以下幾個(gè)方面：

1.防止柵極 di/dt過(guò)高：

MOS管保護電路實(shí)測，分析：由于采用驅動(dòng)芯片，其輸出阻抗較低，直接驅動(dòng)功率管會(huì )引起驅動(dòng)的功率管快速的開(kāi)通和關(guān)斷，有可能造成功率管漏源極間的電壓震蕩，或者有可能造成功率管遭受過(guò)高的di/dt而引起誤導通。

為避免上述現象的發(fā)生，通常在MOS驅動(dòng)器的輸出與MOS管的柵極之間串聯(lián)一個(gè)電阻(R509)，電阻的大小一般選取幾十歐姆。該電阻可以減緩Rds從無(wú)窮大到Rds(on)(一般0.1歐姆或者更低)。若不加R509電阻，高壓情況下便會(huì )因為mos管開(kāi)關(guān)速率過(guò)快而導致周?chē)骷粨舸?/span>

但R509電阻過(guò)大則會(huì )導致MOS管的開(kāi)關(guān)速率變慢，Rds從無(wú)窮大到Rds（on）的需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，高壓下Rds會(huì )消耗大量的功率，而導致mos管發(fā)熱異常。該電阻上并聯(lián)的二極管(D507)是在脈沖下降沿時(shí)起到對柵極放電的作用，使場(chǎng)效應管能快速截止，減少功耗。

2.防止柵源極間過(guò)電壓:

由于柵極與源極的阻抗很高，漏極與源極間的電壓突變會(huì )通過(guò)極間電容耦合到柵極而產(chǎn)生相當高的柵源尖峰電壓，此電壓會(huì )使很薄的柵源氧化層擊穿，同時(shí)柵極很容易積累電荷也會(huì )使柵源氧化層擊穿，所以要在MOS管柵極并聯(lián)穩壓管(圖中D903)以限制柵極電壓在穩壓管穩壓值以下，保護MOS管不被擊穿，MOS管柵極并聯(lián)電阻(圖中R516)是為了釋放柵極電荷，不讓電荷積累。

3.防護漏源極之間過(guò)電壓 :

雖然漏源擊穿電壓VDS一般都很大，但如果漏源極不加保護電路，同樣有可能因為器件開(kāi)關(guān)瞬間電流的突變而產(chǎn)生漏極尖峰電壓，進(jìn)而損壞MOS管，功率管開(kāi)關(guān)速度越快，產(chǎn)生的過(guò)電壓也就越高。為了防止器件損壞，通常采用齊納二極管鉗位(圖中D901)和RC緩沖電路(圖中C916，R926)等保護措施。

當電流過(guò)大或者發(fā)生短路時(shí)，功率MOS管漏極與源極之間的電流會(huì )迅速增加并超過(guò)額定值，必須在過(guò)流極限值所規定的時(shí)間內關(guān)斷功率MOS管,否則器件將被燒壞，因此在主回路增加電流采樣保護電路，當電流到達一定值，通過(guò)保護電路關(guān)閉驅動(dòng)電路來(lái)保護MOS管。

4.電流采樣保護電路

將經(jīng)過(guò)mos管的電流通過(guò)采樣電阻采樣出來(lái)，然后將信號放大，將放大獲得的信號和mcu給出的驅動(dòng)信號經(jīng)過(guò)或門(mén)控制驅動(dòng)芯片的使能，在驅動(dòng)電流過(guò)大時(shí)禁止驅動(dòng)芯片輸出，從而保護mos管回路。

MOS管保護電路分析

MOS管保護電路實(shí)測，分析：MOS管的柵極和源極之間的電阻：

一是為場(chǎng)效應管提供偏置電壓；二是起到瀉放電阻的作用：保護柵極G-源極S；保護柵極G-源極S：場(chǎng)效應管的G-S極間的電阻值是很大的，這樣只要有少量的靜電就能使他的G-S極間的等效電容兩端產(chǎn)生很高的電壓，

如果不及時(shí)把這些少量的靜電瀉放掉，兩端的高壓就有可能使場(chǎng)效應管產(chǎn)生誤動(dòng)作，甚至有可能擊穿其G-S極；這時(shí)柵極與源極之間加的電阻就能把上述的靜電瀉放掉，從而起到了保護場(chǎng)效應管的作用。

MOS管保護電路實(shí)測，分析：具體的例子：MOS管在開(kāi)關(guān)狀態(tài)工作時(shí)，Q1、Q2是輪流導通，MOS管柵極在反復充、放電狀態(tài)，如果在此時(shí)關(guān)閉電源，MOS管的柵極就有兩種狀態(tài)：一種是放電狀態(tài)，柵極等效電容沒(méi)有電荷存儲；另一個(gè)是充電狀態(tài)，柵極等效電容正好處于電荷充滿(mǎn)狀態(tài)，如下圖a所示。

雖然電源切斷，此時(shí)Q1、Q2也都處于斷開(kāi)狀態(tài)，電荷沒(méi)有釋放的回路，但MOS管柵極的電場(chǎng)仍然存在（能保持很長(cháng)時(shí)間），建立導電溝道的條件并沒(méi)有消失。這樣在再次開(kāi)機瞬間，由于激勵信號還沒(méi)有建立，而開(kāi)機瞬間MOS管的漏極電源（V1）隨機提供，在導電溝道的作用下，MOS管立刻產(chǎn)生不受控的巨大漏極電流Id，引起MOS管燒壞。

為了避免此現象產(chǎn)生，在MOS管的柵極對源極并接一只泄放電阻R1，如下圖b所示，關(guān)機后柵極存儲的電荷通過(guò)R1迅速釋放，此電阻的阻值不可太大，以保證電荷的迅速釋放，一般在五千歐至數十千歐左右。

灌流電路主要是針對MOS管在作為開(kāi)關(guān)營(yíng)運用時(shí)其容性的輸入特性，引起“開(kāi)”、“關(guān)”動(dòng)作滯后而設置的電路，當MOS管作為其他用途，例如線(xiàn)性放大等應用時(shí)，就沒(méi)有必要設置灌流電路。

R38電阻的作用是：

1.減緩Rds從無(wú)窮大到Rds(on)(一般0.1歐姆或者更低)。

2.若不加R38電阻，高壓情況下便會(huì )因為mos管開(kāi)關(guān)速率過(guò)快而導致周?chē)骷粨舸５玆38電阻過(guò)大則會(huì )導致MOS管的開(kāi)關(guān)速率變慢，Rds從無(wú)窮大到Rds（on）的需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，高壓下Rds會(huì )消耗大量的功率，而導致mos管發(fā)熱異常。

R42電阻的作用是：

1.作為泄放電阻泄放掉G-S的少量靜電，防止mos管產(chǎn)生誤動(dòng)作，甚至擊穿mos管（因為只要有少量的靜電便會(huì )使mos管的G-S極間的等效電容產(chǎn)生很高的電壓），起到了保護mos管的作用。

2.為mos管提供偏置電壓

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