MOS管的反接和抑制冲击
0 2023-05-31

MOS管的反接和抑制冲击

一:原理分析

1.MOS管由于生产工艺等因素,会产生相应的寄生电容,体二极管等。Mos管的寄生电容如图1所示,可以看到其具有三个寄生电容:G和S的电容Cgs;G和D的电容:Cgd,也称为反向传输电容、米勒电容、Crss;D和S的电容Cds。D和S之间的体二极管D1.


1MOS管等效模型

寄生电容的数值可以从元器件的datasheet中得到,如图2,图3

Ciss(输入电容)=Cgs+Cgd…………………………………………………(1)

Coss(输出电容)=Cds+Cgd………………………………………………..(2)

Crss(反向传输阵容)=Cgd……………………….……………………….(3

1. Mos管的导通过程:以NMOS为例,其各极之间的寄生电容分别为CdsCgsCgd,如图4所示。NMOS的状态随Vgs逐渐增加而变化,如图5所示。MOS管的导通过程如图6,当Vgs时,NMOSDS两极不导通,Vds保持不变,Cgd的电气属性为靠近D极为正极,靠近G极为负极;当Vgs=Vth时,NMOSDS两极之间开始逐渐导通,Vd逐渐下降,当Vgs=Vds时,Vgd=0V,此时Cgd的电压下降为0;再之后,Vgs>VdsVgd>0,此时Vgs用于给Cgd进行反向充电,因此在MOS管开通的过程中,会有一个时间段,G极的驱动电荷用于中和Cgd中的电荷,并继续灌入电荷使其中电荷的极性反向。这个时间段就是米勒平台形成的时间段。故在一段时间内(阶段3),Vgs无法继续上升,Vds下降速度变慢。这就是米勒效应。若我们可以控制Cgd的充电时间,即可控制Vds的下降快慢,从而实现缓启动,由于Cgd’相对Cgd很大,基于i=C*dV/dt的原理,故可以实现NMOS导通时间的可控,其中缓冲电容Cgd>>Ciss,据实际模拟,Cgd最好大于Ciss一个数量级(10^3)。另外从极端情况来说我们也可以通过控制Cgs足够大来达到缓启动的功能,但是通过Cgs控制的话会将开关时间托很长。


t0~ t1: t0开始,G极给电容Cgs充电,Vgs0V上升到Vgs(th)时,MOS管都处于截止状态,Vds保持不变,Id为零。Mos处于截止区。

t1~ t2: t1后,Vgs大于MOS管开启电压Vgs(th)MOS管开始导通,Id电流上升,Mos开始进入饱和区。

t2-t3:由于米勒效应,Vgs会持续一段时间不再上升,此时Id已经达到最大,而Vds还在继续下降,直到米勒电容充满电。Vgs在当前阶段会保持不变,形成一个电压平台,称为米勒平台。

t3-t4:米勒电容充满电,Vgs继续上升到外界驱动电压的值,此时MOSFET进入电阻区,Vds彻底降下来,开通结束。

二:防冲击防反接电路

T2,R3,R4,SD1组成防反接电路。当电源正接的时候R3,R4,钳位二极管通过钳位将Vgs电压钳位,使Vgs > Vgs(th),Nmos饱和导通。当反接的时候Vgs < Vgs(th),Nmos处于截止区不能导通,起到防反接功能。

T1C1C2D1R1R2组成防冲击电流电路。当电路正常导通时如果没有C2R2,则Vgs>Vgs(th),Pmos会存在瞬间导通的情况,增加C2R2后,会有一个对C2充电的过程,保证Pmos上电瞬间不导通, D1的作用为防止上电完成后CchPmos的开关速率造成影响,增加二极管Dg进行单向隔离。因此C2,R2,D1可以确保Mos在上电瞬间不会导通,保证Mos在上电瞬间处于关断状态。C1的作用为通过控制C1的值来调整米勒平台的时间。R1,R2的作用为打开Pmos.

三:具体计算

1. NMOSPMOS的选择

1. 确定MOSVds,Vgs的值以及Vgs(th),保证MOS不会烧坏。并可以确定R1,R2,R3,R4以及SD1D1的值,注意调整R2的值会影响给C2的充电时间。

1.选择MOS的Rds(on)小的mos,一般为mΩ级别的这样在mos上消耗的压降小,尽量保证输出与输入一致。

1.由于Irush=Cload*dv/dt。由于Cload(负载电容),dv的值一定,因此我们可以通过增大dt的时间来控制冲击电流。dt由前面的分析可以知道我们可以改变米勒电容来改变Mos导通时间

C1可以通过mos的输入电容Ciss来确定。C1>>Ciss(10^3Ciss)。计算Cch的充电电压Vc2=Vgsth(min)-Vd1,其中Vgsth(min)Pmos的最低开启阈值电压,Vd1为二极管Dg的管压降;计算C2的容值,Vc2=VDD*C1/(C1+C2)所以C2=C1(VDD-Vc2)/Vc2,为保证可靠性,应保证C2>C1*(VDD-Vc2)/Vc2



声明: 本文转载自其它媒体或授权刊载,目的在于信息传递,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责,如有新闻稿件和图片作品的内容、版权以及其它问题的,请联系我们及时删除。(联系我们,邮箱:evan.li@aspencore.com )
0
评论
  • 相关技术文库
  • 元器件
  • 电阻
  • 电容
  • 电感
下载排行榜
更多
评测报告
更多
广告