1.外圍電路

1.1.柵極電阻
R51的柵極電阻可以控制MOS管的GS結(jié)電容的充放電速度。對于MOS管而言,開通速度越快,開通損耗越小。但是速度太快容易引起震蕩,震蕩波形(GS之間,這個震蕩與MOS管的米勒效應(yīng)有關(guān))如下左圖所示,而正常不震蕩的波形如下右圖所示。所以實際使用中希望開通速度盡量快,但是又不能發(fā)生震蕩。此時需要根據(jù)實際調(diào)試的波形確定R51的阻值。
此外開通太快引起容易產(chǎn)生EMC的問題,此時因為du/dt很大,開通快dt小,那么DS開通過程中DS兩端的壓差在變小,如果Vbus的電壓高,那么電壓的變化du很大,所以du/dt很大。

1.2.GS電容放電電阻
R54的電阻是給GS電容提供放電回路,這個電阻的取值一般在10-50K之間。在板子沒有上電的時候,有這個電阻GS之間就不會提供靜電荷,尤其在搬運過程中,GS電容之間很容易積累電荷,或者靜電作用到MOS管的G極,此時給GS電容充電可能會導(dǎo)致MOS管誤導(dǎo)通。那么一旦上電后可能導(dǎo)致同一橋臂的MOS管同時導(dǎo)通造成短路。
1.3.C45電容
調(diào)整GS電容的充放電時間,因為和GS電容并聯(lián)
給米勒電容提供泄放回路,如下圖所示。MOS管的GD之間存在一個結(jié)電容稱為米勒電容,下管導(dǎo)通時Vbus會有一部分電流流過這個米勒電容。米勒電容和C45串聯(lián),可以間接減少米勒電容(電容越串越?。?,改善米勒效應(yīng)的影響。

2.MOS選型
2.1.耐壓
一般選擇Vbus電壓的1.5-2倍。
2.2.額定電流
一般選擇負(fù)載額定電流的5-7倍,余量需要留大一些,因為要考慮到電機堵轉(zhuǎn)、負(fù)載突變等情況。
PS:
1.可以兩個或者幾個MOS管并聯(lián)使用,在電動車和汽車行業(yè)等大功率場合下可以這樣使用,此時多個MOS管并聯(lián)可能比一個大功率的MOS管要便宜。并聯(lián)使用時,可以使用一個預(yù)驅(qū)動芯片同時驅(qū)動多個MOS管。此外MOS管并聯(lián)使用還需要考慮分流的問題,有的時候MOS管的參數(shù)不一致,導(dǎo)通和關(guān)斷時間不一樣,所以并聯(lián)之后可能要讓開關(guān)速度變慢。
2.MOS管耐壓不夠時,理論上可以串聯(lián)使用,但是不建議這樣用。
2.3.封裝
MOS管的封裝實際就是考慮溫升問題,因為MOS是大功率發(fā)熱器件。經(jīng)驗是在MOS管滿負(fù)荷工作時,表面溫度不要超過120度。這個溫度就是個經(jīng)驗值。
2.4.Rdson
MOS管一共有四類損耗,分別是打開損耗、關(guān)斷損耗、導(dǎo)通損耗、續(xù)流損耗,前兩個損耗是開關(guān)過程中的損耗,是MOS管經(jīng)過放大區(qū)產(chǎn)生的損耗;后兩種是開關(guān)結(jié)束之后的正常工作損耗。對于Rdson,對應(yīng)導(dǎo)通損耗,這個阻值越大,相同電流的情況下導(dǎo)通損耗就越大,所以Rdson對導(dǎo)通損耗起到?jīng)Q定作用。因此Rdson越小越好,但是越小價格也越貴。
此外,溫度越高,Rdson越大;Vgs電壓越高,Rdson越小。并且當(dāng)GS電壓超過10V以上,Rdson減小就不明顯了,所以MOS管的驅(qū)動電壓經(jīng)常選擇12V或者15V,注意是驅(qū)動電壓,也就是GS之間的電壓。

2.5.Vgs閾值電壓
一般Vgs的閾值電壓都是正負(fù)20V,如下圖所示,使用時不能超過這個閾值,否則可能導(dǎo)致MOS管損壞。
MOS管的開通閾值一般在2-4V之間,一般選擇12-15V的驅(qū)動電壓,0V關(guān)斷。對于大功率或者要求較高的場合,也可以選擇負(fù)壓關(guān)斷,如下圖所示。大功率情況下關(guān)斷快可以減小關(guān)斷損耗,降低米勒效應(yīng)的影響。此外負(fù)壓關(guān)斷的關(guān)斷速度快,可以迅速越過放大區(qū),不易發(fā)生震蕩。

2.6.快開管和慢開管
快管通常Qg小,Rdson大,慢管相反。這個涉及到半導(dǎo)體的工藝,一般為了降低Rdson,晶圓面積就要做大,結(jié)果寄生電容相應(yīng)變大,同理Qg也會變大。
Qg,Gate charge,門級電荷總和,一般管子的同流能力越強,Qg越大,速度也越慢。一般耐壓高的MOS開得快,大電流的MOS開的慢。

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