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  • 淺析MOS管開關(guān)頻率最大多少與其怎么測算
    • 發(fā)布時間:2022-05-11 17:59:33
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    淺析MOS管開關(guān)頻率最大多少與其怎么測算
    MOS管開關(guān)頻率
    MOS管開關(guān)頻率如何測算
    MOS管在導(dǎo)通和截止的時候,一定不是在瞬間完成的。MOS管兩端的電壓有一個下降的過程,流過的電流有一個上升的過程,在這段時間內(nèi),MOS管的損失是電壓和電流的乘積,叫做開關(guān)損失。通常開關(guān)損失比導(dǎo)通損失大得多,而且開關(guān)頻率越快,損失也越大。
    以IRF840的參數(shù)計算,假定門極電壓10V,那么電容量為63nC/10V=6.3nF。與10千歐放電電阻時間常數(shù)為63us。但是,不是經(jīng)過一個時間常數(shù)之后MOS管就關(guān)斷了,而是門極電壓下降到Vg(th)以下MOS管才會關(guān)斷。這段時間與MOS管型號有關(guān),與門極充電達到的電壓有關(guān)(實際上門極電容并不是線性電容),不太準確的估計,可以把門極電容放電時間估計為63us的2倍,即0.12ms。MOS管門極充電電阻較小(首帖圖中為3千歐),估計充電時間為0.06ms。那么充電放電時間一共是0.18ms。該MOS管在此電路中最大開關(guān)工作頻率為5.5kHz。
    MOS管開關(guān)電路
    下為一張典型的N溝道增強型MOS管開關(guān)電路原理圖:
    D1作用:
    續(xù)流二極管
    R1作用:
    1、限流電阻,減小瞬間電流值:MOS管屬于壓控型器件,兩兩引腳之間存在寄生電容(Cgs、Cgd、Cds):規(guī)格書中一般會標注Ciss、Coss、Crss:
    Ciss = Cgs + Cgd
    Coss = Cds + Cgd
    Crss = Cgd
    如圖Ciss=587pF,假設(shè)VGs=24V,dt=Tr(上升時間)=20ns,則MOS管在開關(guān)時的瞬間電流I = Ciss * dVgs / dt = 0.7A
    當(dāng)在柵極串接一個電阻(幾Ω~上千Ω)時,會與Ciss形成RC充放電回路,從而減小瞬間電流值
    2、調(diào)節(jié)MOS管的通斷速度,有利于控制EMI:同時,加上R1后,MOS管通斷切換時間會變慢,有利于控制EMI;但是如果串接的電阻太大,會導(dǎo)致柵極達到導(dǎo)通電壓的時間變長,也就是說MOS管處在半導(dǎo)通狀態(tài)的時間太長,此時MOS管內(nèi)阻較大,Rds->Rdson的時間比較長,Rds會消耗大量的功率,可能導(dǎo)致MOS管因發(fā)熱而損壞。
    3、抑制柵極振蕩:MOS管接入電路后,引入引線寄生電感,會與寄生電容形成LC振蕩電路,對于方波這種開關(guān)波形信號來說包含很多頻率成分:
    那么就可能在某個諧振頻率相同或者相近時形成串聯(lián)諧振電路,串接一個電阻后會減小振蕩電路的Q值,從而使振蕩快速衰減。
    R2作用:
    1、G極對地電阻(一般5KΩ~數(shù)十KΩ),通過下拉為MOS管提供一個固定偏置,避免當(dāng)IC驅(qū)動口處于高阻態(tài)的情況下G極受到干擾信號使MOS管意外導(dǎo)通。
    2、泄放電阻,通過這個電阻泄放掉G-S之間的少量靜電(G-S之間的電阻很大很大,少量的靜電就能通過G-S之間的等效電容產(chǎn)生很高的電壓,此時由于RGS很大,感應(yīng)電荷難以釋放,以致于高壓將MOS管很薄的絕緣層擊穿,損壞MOS管)從而保護MOS管,如果沒有這個電阻,MOS管容易受到外界干擾意外導(dǎo)通燒壞,此外在MOS管工作不斷開通關(guān)斷的時候?qū)纳娙葸M行適當(dāng)?shù)姆烹娨员WoMOS管。
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