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mos产品应用建议

2012/2/13 | 来自:

mos产品应用建议

一、bvdss的选择:

在选定器件的耐压时,对于电路运行条件的电源电压vdd以及开关断开时产生的浪涌电压,在设计时需要留有一定余量,不能超过bvdss。另外bvdss具有正温度特性,所以必须考虑使用的最低温度环境条件。如果选取余量很小,近乎极限应用,且应用环境温度又很低,则会发生失效。

二、驱动电压建议:

功率mosfet栅极驱动电压可通过栅极氧化层的调整来改变,栅极氧化层越薄则vth越低,vth具有负温度特性,约为-5mv/℃,即温度上升100vth降低0.5v。对于开关应用的mosfet来讲,vth值在2-5v之间,电路应用中应将vgs电压设定在10v-12v之间,这样可以使得mosfet完全开通处于饱和状态,如果vgs电压过于临界接近vth值,则可能由于温度影响导致vth变化而使得mosfet不能开启或者出于放大状态。如右图所示:由于vgs驱动电压过低,

vds波形

id波形

导致了mos进入放大状态,这时会出现ds高电压,id大电流的情况,极易烧毁晶体管。所以在电路设计时要注意各种异常状态下的gs驱动电压不要过低。不过gs驱动电压也不是越高越好,10v左右驱动电压最佳,即使再增加驱动电压也只不过是增加驱动功耗而已,对mosfet工作并无益处。

 

vds波形

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vds波形

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三、驱动电路的设计:

 

 

 

 

 

在应用中使mosfet驱动电路与mosfet匹配主要是根据功率mosfet导通和截止的速度快慢(栅极电压的上升和下降时间)。任何应用中对上升和下降时间的优化取决于很多因素,例如emi(传导和辐射)、开关损耗、引脚/电路的感抗以及开关频率等,对开关时间的优化会对前面几项因素产生一定影响,例如开关速度的提高会加重emi干扰,但是会降低开关损耗,如果是自激振荡电路又会对开关频率产生一定影响等。mosfet导通和截止的速度

mosfet栅极电容的充电和放电速度有关。mosfet栅极电容、导通和截止时间、驱动电流的关系可以表示为: dt=(dv*c)/i   q=c*v    dt=q/i

其中:dt= 导通/截止时间

      dv= 栅极电压

      c= 栅极电容

      i= 峰值驱动电流

例如:某一mosfet产品

        栅极电荷=20ncq

        栅极电压=12v (dv)

        导通/截止时间=40ns (dt)

则驱动电流计算为

      dt=q/i

      i=q/dt=20nc/40ns=0.5a

要注意的是这个是峰值电流。

通常栅极驱动电路会加一个限流电阻,一方面对充电电流加以限制,另外通过对电阻的调整可以改变栅极电压的上升时间,改善emi噪声,但是此电阻不宜过大,建议在100欧姆以下,否则对开关损耗影响较大。

如果栅极驱动电路与栅极的连接走线较长,则会有一定电感存在易产生振荡,如果振荡电压超过栅极所能承受的电压,则会烧毁栅极,所以需要在栅源之间加齐纳二极管,防止栅极击穿。

栅极驱动可以反向并联一个二极管,这样可以加快栅极电容的反向放电速度,提高mosfet的关断速度,降低开关损耗,但是考虑到

emi噪声的影响也需要对放电电流加以一定限制,可用

r1来限制和调整放电电流的大小。加速栅极电容放电速

度,对于高频应用的电路来讲可以大幅降低关断损耗,

对整机效率会产生较大影响。

 

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