驅(qū)動電路中的誤開通如何避免？詳解-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2023-01-12
門極電阻、電容法
為了避免功率管的誤開通，常用的方法是通過調(diào)整門極驅(qū)動的電阻和電容，如圖所示。
圖 1. 調(diào)整門極驅(qū)動電阻和電容
通過調(diào)節(jié)RON/ROFF 的大小可以來調(diào)整 MOSFET 的開通/關(guān)斷速度：增大RON/ROFF來減慢MOSFET開通/關(guān)斷的速度，減小 dv/dt (di/dt) 從而減小門極電壓尖峰。
但另一方面，增大ROFF會使得門極驅(qū)動線路上的電阻變大，Cgd上產(chǎn)生的位移電流流經(jīng) ROFF后的電壓也會相應(yīng)的變高，實(shí)際應(yīng)用中有時增大 ROFF并不能讓電壓尖峰有效的降低。另外由于增大ROFF會使 MOSFET 的關(guān)斷速度變慢，從而使 MOSFET 的功耗增大。
在 MOSFET 的門極和源極之間并聯(lián)一個外部電容 CGS_E也可以降低門極電壓尖峰，但是它跟增大 RON/ROFF一樣, 會使 MOSFET 的整個開、關(guān)速度都變慢，從而導(dǎo)致整 MOSFET 的功耗增大。
米勒鉗位法
為了有效的抑制由于米勒效應(yīng)帶來的門極誤開通，可以在靠近功率管的門極處放一個三極管來防止在關(guān)斷期間的誤開通，如圖。
在關(guān)斷期間，由于 Vds較高的 dv/dt 使 Vg電壓升高，此時 Q1 會導(dǎo)通，從而將 Vg電壓拉低防止誤開通 MOSFET。在實(shí)際的應(yīng)用中要注意PCB布線的影響，Q1 要盡量的靠近功率 MOSFET 以減小 Q1、MOSFET 門極和源極之間的環(huán)路，從而降低整個環(huán)路路上的阻抗。
圖 2. 外部三極管米勒鉗位
通過將米勒鉗位引腳連接到靠近功率管門極處就能有效的抑制米勒尖峰的問題。
負(fù)壓驅(qū)動法
米勒鉗位電路能夠有效的抑制由于米勒效應(yīng)引起的門極電壓尖峰，但是對于由于寄生電感引起的誤開通，米勒鉗位電路有時就不是非常的有效，此時給驅(qū)動提供負(fù)電壓是一個比較好的解決辦法。
圖 3. 利用穩(wěn)壓管產(chǎn)生負(fù)電壓
圖3是利用穩(wěn)壓管 DZ, 電阻 RZ和電容 CZ在 DZ兩端產(chǎn)生穩(wěn)定的電壓VZ。當(dāng) OUT 出是高的時候，加在功率管門極的驅(qū)動電壓是 VCC-VZ。
而當(dāng) OUT 輸出為低的時候，加在功率管門極的驅(qū)動電壓是 -VZ。這里要注意的是驅(qū)動電流需要流經(jīng) CZ這個電容，為了保持 VZ電壓的穩(wěn)定，CZ的容值不能太小。
圖 4. 利用隔直電容產(chǎn)生負(fù)壓
圖4是利用隔直電容 CB來產(chǎn)生一個電壓 VCB，從而在 OUT 輸出為低的時候在功率管的門極提供負(fù)的 VCB 驅(qū)動電壓。在輸出為高的時候，加在功率管兩端的門極電壓為 VCC-VCB。
VCB這個電壓跟驅(qū)動信號的占空比（Duty）相關(guān)，VCB=VCC× Duty，所以這個電路比較適合用于占空比較穩(wěn)定的電路中。這個電路中的穩(wěn)壓管 DZ主要是用于鉗位 VCB電壓，防止在大占空比下 VCB電壓過高。
對于驅(qū)動電路中的誤開通，需要根據(jù)實(shí)際的情況進(jìn)行分析并加以解決。調(diào)整功率器件的開關(guān)速度能減小電壓尖峰，但是它或降低整個系統(tǒng)的效率。米勒鉗位電路對于因米勒效應(yīng)引起的門極尖峰有很好的抑制作用。
PCB 走線對于門極電壓的尖峰有很大的影響，要盡量減小 PCB 走線帶來的寄生參數(shù)。負(fù)壓驅(qū)動能很好的解決門極電壓尖峰問題，但是它的代價(jià)是需要額外的負(fù)電壓或額外的輔助器件。
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