業內工程師十年總結!教你輕鬆掌握大小功率MOS管

2021-10-25 11:18:01 字數 1269 閱讀 3014

mos管相比於三極體,開關速度快,導通電壓低,電壓驅動簡單,所以越來越受工程師的喜歡,然而,若不當設計,哪怕是小功率mos管,也會導致晶元燒壞,原本想著更簡單的,最後變得更加複雜。這幾年來一直做高頻電源設計,也涉及嵌入式開發,對大小功率mos管,都有一定的理解,所以把心中理解的經驗總結一番,形成理論模型。mos管等效電路及應用電路如下圖所示:

把mos管的微觀模型疊加起來,就如下圖所示:

我們知道,mos管的輸入與輸出是相位相反,恰好180度,也就是等效於乙個反相器,也可以理解為乙個反相工作的運放,如下圖:

有了以上模型,就好辦了,尤其從運放這張圖中,可以一眼看出,這就是乙個反相積分電路,當輸入電阻較大時,開關速度比較緩慢,cgd這顆積分電容影響不明顯,但是當開關速度比較高,而且vdd供電電壓比較高,比如310v下,通過cgd的電流比較大,強的積分很容易引起振盪,這個振盪叫公尺勒振盪。所以cgd也叫公尺勒電容,而在mos管開關導通或者關斷的那段時間,也就是積分那段時間,叫公尺勒平台,如下圖圓圈中的那部分為公尺勒平台,右邊的是振盪嚴重的公尺勒振盪:

因為mos管的反饋引入了電容,當這個電容足夠大,並且前段訊號變化快,後端供電電壓高,三者結合起來,就會引起積分過充振盪,這個等價於溫控的pid中的i模型,要想解決解決這個公尺勒振盪,在頻率和電壓不變的情況下,一般可以提高mos管的驅動電阻,減緩開關的邊沿速度,其次比較有效的方式是增加cgs電容。在條件允許的情況下,可以在cds之間並上低內阻抗衝擊的小電容,或者用rc電路來做吸收電路。下圖給出我常用的三顆大功率mos管的電容值:lcr電橋直接測量。

從圖上可以看出,inifineon6代mos管和apt7代mos管效能遠遠不如碳化矽效能,它的各個指標都很小,當公尺勒振盪通過其他手段無法降低時,可以考慮更換更小的公尺勒電容mos管,尤其需要重視cgd要盡可能的小於cgs。

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