介绍MOS管栅极串联电阻
电子设计宝典 2024-04-17


MOS管栅极串联电阻介绍

1、如果没有栅极电阻,或者电阻阻值太小

MOS导通速度过快,高压情况下容易击穿周围的器件。


2、栅极电阻阻值过大

MOS管导通时,Rds会从无穷大将至Rds(on)(一般0.1欧姆级或者更低)。栅极电阻过大时,MOS管导通速度过慢,即Rds的减小要经过一段时间,高压时Rds会消耗大量功率,导致MOS管发烫。过于频繁地导通会使热量来不及发散,MOS温度迅速升高。


3、在高压下,PCB的设计也需要注意

栅极电阻最好紧靠栅极,并且导线不要与母线电压平行分布。否则母线高压容易耦合至下方导线,栅极电压过高击穿MOS管。


MOS管栅极串联电阻作用的研究

与反向并联的二极管一同构成硬件死区电路

驱动电路电压源为mos结电容充电时经过栅极电阻,栅极电阻降低了充电功率,延长了栅极电容两端电压达到mos管开启电压的速度;结电容放电时经过二极管,放电功率不受限制,故此情况下mos管开启速度较关断速度慢,形成硬件死区。

限流当使用含内部死区的驱动或不需要硬件死区时,是否可以省去栅极电阻呢?答案是不行。当开启mos管为结电容充电瞬间,驱动电路电压源近似短接到地,当驱动电驴电压源等价电源内阻较小时,存在过流烧毁驱动(可能是三态门三极管光耦甚至是单片机不能短接到地的io口等等)的风险。
消除振铃同时,由于pcb布线电感、布线电阻和结电容构成构成LCR震荡,在布线电阻R及电压源输出阻抗较小的一般情况下,mos管栅极电压波动可能十分明显,造成振铃现象使mos管开启不稳定。在栅极串接一个阻值合适的电阻,可减小震荡的波动幅度,降低mos管开启不稳定的风险。
综上所述:1)如果需要使用基于二极管和电阻的纯硬件死区,在二极管一侧还需要考虑增加一个合适阻值的电阻来限制振铃等现象。2)如果需要使用基于二极管和电阻的纯硬件死区,在结电容较小时,可以考虑在gs两端并联一颗合适大小的电容,与寄生电感和走线、电源阻抗一同形成时长精确可调的死区。3)某些型号的mos管自带栅极电阻 或 允许栅极dV/dt无穷大(一般手册会特别强调,这是卖点),驱动给的开启电压很大,即使已经发生振铃mos管也不会振荡开启/关闭。

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