1、关于 MOSFET 驱动电阻 的选择等效驱动电路：1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT itleN um b e r R e visio nS izeBD ate : 3 1 -A u g -2 0 0 7 S h ee t of F ile: E :w or kT EM P 仿 仿 仿 仿 仿 仿 .D db D r aw n By :QL R gC g sD RI V EV CC1 2 VL 为 PCB 走线电感，根据他人经验其值为直走线 1nH/mm，考虑其他走线因素，取L=Length+10（nH） ，其中 Length 单位取 mm。Rg 为栅极驱动电阻，设驱动信号为
2、 12V 峰值的方波。Cgs 为 MOSFET 栅源极电容，不同的管子及不同的驱动电压时会不一样，这儿取1nF。VL+VRg+VCgs=12V令驱动电流 :=IdCt()Vgst得到关于 Cgs 上的驱动电压微分方程： L2t()gstt()stR()CgstVdr0用拉普拉斯变换得到变换函数： :=GLS21RgSL这是个 3 阶系统，当其极点为 3 个不同实根时是个过阻尼震荡，有两个相同实根时是临界阻尼震荡，当有虚根时是欠阻尼震荡，此时会在 MOSFET 栅极产生上下震荡的波形，这是我们不希望看到的，因此栅极电阻 Rg 阻值的选择要使其工作在临界阻尼和过阻尼状态，考虑到参数误差实际上都是工
3、作在过阻尼状态。根据以上得到 2LCRg，因此根据走线长度可以得到 Rg 最小取值范围。分别考虑 20mm 长和 70mm 长的走线： L20=30nH，L70=80nH ， 则Rg20=8.94 ，Rg70=17.89，以下分别是电压电流波形：驱动电压：驱动电流：可以看到当 Rg 比较小时驱动电压上冲会比较高，震荡比较多，L 越大越明显，此时会对 MOSFET 及其他器件性能产生影响。但是阻值过大时驱动波形上升比较慢，当MOSFET 有较大电流通过时会有不利影响。此外也要看到，当 L 比较小时，此时驱动电流的峰值比较大，而一般 IC 的驱动电流输出能力都是有一定限制的，当实际驱动电流达到 I
4、C输出的最大值时，此时 IC 输出相当于一个恒流源，对 Cgs 线性充电，驱动电压波形的上升率会变慢。电流曲线就可能如左图所示（此时由于电流不变，电感不起作用） 。这样可能会对 IC 的可靠性产生影响，电压波形上升段可能会产生一个小的台阶或毛刺。一般 IC 的 PWM OUT 输出如左图所示，内部集成了限流电阻Rsource 和 Rsink，通常 RsourceRsink，具体数值大小同 IC 的峰值驱动输出能力有关，可以近似认为R=Vcc/Ipeak。一般 IC的驱动输出能力在0.5A 左右，因此Rsource 在 20 左右。由前面的电压电流曲线可以看到一般的应用中 IC 的驱动可以直接驱
5、动 MOSFET，但是考虑到通常驱动走线不是直线，感量可能会更大，并且为了防止外部干扰，还是要使用 Rg 驱动电阻进行抑制。考虑到走线分布电容的影响，这个电阻要尽量靠近 MOSFET的栅极。关于 Rg、L 对于上升时间的影响：(Cgs=1nF，VCgs=0.9*Vdrive)TR(nS) 19 49 230 20 45 229Rg(ohm) 10 22 100 10 22 100L(nH) 30 30 30 80 80 80可以看到 L 对上升时间的影响比较小，主要还是 Rg 影响比较大。上升时间可以用2*Rg*Cgs 来近似估算，通常上升时间小于导通时间的二十分之一时，MOSFET 开关导通
6、时的损耗不致于会太大造成发热问题，因此当 MOSFET 的最小导通时间确定后 Rg 最大值也就确定了 Rg140Ton_miCs，一般 Rg 在取值范围内越小越好，但是考虑 EMI 的话可以适当取大。以上讨论的是 MOSFET ON 状态时电阻的选择，在 MOSFET OFF 状态时为了保证栅极电荷快速泻放，此时阻值要尽量小，这也是 RsinkRsource 的原因。通常为了保证快速泻放，在 Rg 上可以并联一个二极管。当泻放电阻过小，由于走线电感的原因也会引起谐振（因此有些应用中也会在这个二极管上串一个小电阻） ，但是由于二极管的反向电流不导通，此时 Rg 又参与反向谐振回路，因此可以抑制反
7、向谐振的尖峰。这个二极管通常使用高频小信号管 1N4148。实际使用中还要考虑 MOSFET 栅漏极还有个电容 Cgd 的影响，MOSFET ON 时 Rg 还要对Cgd 充电，会改变电压上升斜率，OFF 时 VCC会通过 Cgd 向 Cgs 充电，此时必须保证 Cgs 上的电荷快速放掉，否则会导致 MOSFET 的异常导通。1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT itleN um be r R e visionSizeBD ate : 3-Se p-2007 Shee t of File: E :w orkT EM P 仿 仿 仿 仿 仿 仿 .D db D raw n By :QR gC gsV CCC gd1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNum ber RevisionSizeBDate: 1-Sep-2007 Sheet of File: E:workTEMP仿 仿仿 仿仿 仿.Ddb Drawn By :Q 1Q 2RsourceRsinkVCCGATECONTROLLPWM OUTRgDDrive
