实例分析MOS管最大工作频率计算方法-KIA MOS管

下面以实例分析MOS管最大工作频率的计算方法。

上图是一个控制MOS管开关的简单电路图，根据之前的分析，MOS管栅极与源极之间有寄生电容，栅极与漏极之间也有寄生电容。

另外，MOS管源极接地，漏极输出，这种情况下会产生米勒效应，使得从栅极向MOS管看进去的电容增加很多。

所以，从栅极看进去的电容为输入电容+米勒电容。其中，输入电容可以从MOS管手册中栅极一次充电需要多少电荷这个参数获取。

MOS管栅极输入电容充放电时间计算

以IRF3205的参数计算，假定栅极电压为10V，那么栅极寄生电容量为：

110nC/10V=11nF

与10K放电电阻的时间常数为110us。

但是，不是经过一个时间常数之后MOS管就关断了，还要考虑转换米勒平台、栅极电容不是线性等问题（MOS管工作频率较高时，还应考虑延时时间、上升时间和下降时间等），所以不太准确的估计，可以把栅极电容放电时间估计为110us的2倍，即0.22ms。

同样，可以计算MOS管栅极充电时间，充电电阻为3K，预估充电时间为0.066ms。

因此，MOS管的栅极输入电容的充放电时间为：

0.22ms+0.066ms=0.286ms

该MOS管在此电路中最大开关工作频率为3.5kHz。

实际上，工作于3.5kHz时，漏极电流已经是锯齿波，即漏极电流没有平顶部分也没有平底部分。此时很难说是开关状态工作了。通常，开关工作要求电流上升时间和下降时间小于开关频率的10％，这样才可以称为开关工作。

因此，该MOS管在此电路中的开关频率约为350Hz时，能够输出正常的方波信号。

MOS管时间参数

在MOS管的数据手册中经常看到如下的时间参数和波形图，这里涉及的参数一般在MOS管开关频率到达上百kHz要考虑。

在较低频率的应用时，可完全忽略。因为MOS管栅极寄生电容的充放电时间和转换延时时间、上升时间、下降时间等差上2-3个数量级。