MOS管等效電路及應用電路概述
發布時間:2018-11-16 責任編輯:xueqi
【導讀】相對於三極管而言,MOS管開關速度快,導通電壓低,電壓驅動簡單,所以越來越受工程師的喜歡。但如果設計不當,哪怕是小功率MOS管,也會導致芯片燒壞,原本想著更簡單的,最後變得更加複雜。作者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,也就是等效於一個反相器,也可以理解為一個反相工作的運放,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,這就是一個反相積分電路,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供電電壓表高,比如310V下,通過Cgd的電流比較大,強的積分很容易引起振蕩,這個振蕩叫米勒振蕩。所以Cgd也叫米勒電容,而在MOS管guan開kai關guan導dao通tong或huo者zhe關guan斷duan的de那na段duan時shi間jian,也ye就jiu是shi積ji分fen那na段duan時shi間jian,叫jiao米mi勒le平ping台tai,如ru下xia圖tu圓yuan圈quan中zhong的de那na部bu分fen為wei米mi勒le平ping台tai,右you邊bian的de是shi振zhen蕩dang嚴yan重zhong的de米mi勒le振zhen蕩dang:

因為MOS管(guan)的(de)反(fan)饋(kui)引(yin)入(ru)了(le)電(dian)容(rong),當(dang)這(zhe)個(ge)電(dian)容(rong)足(zu)夠(gou)大(da),並(bing)且(qie)前(qian)段(duan)信(xin)號(hao)變(bian)化(hua)快(kuai),後(hou)端(duan)供(gong)電(dian)電(dian)壓(ya)高(gao),三(san)者(zhe)結(jie)合(he)起(qi)來(lai),就(jiu)會(hui)引(yin)起(qi)積(ji)分(fen)過(guo)充(chong)振(zhen)蕩(dang),這(zhe)個(ge)等(deng)價(jia)於(yu)溫(wen)控(kong)的(de)PID中的I模型,要想解決解決這個米勒振蕩,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。
下圖給出常用的三顆大功率MOS管的電容值:LCR電橋直接測量,具體型號就不提了。

從圖上可以看出,Inifineon6代MOS管和APT7代MOS管性能遠遠不如碳化矽性能,它的各個指標都很小,當米勒振蕩通過其他手段無法降低時,可以考慮更換更小的米勒電容MOS管,尤其需要重視Cgd要盡可能的小於Cgs。
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