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MOS管栅极驱动电阻计算

2025-09-01 09:50:26

在MOSFET的栅极上串联一个Rg电阻或将它接在MOSFET的栅极与驱动电路之间这是常见的做法。 能够衰减栅极上出现的振荡, 但降低了转换器的效率。

一般,驱动频率越高,阈值电压降低,对效率要求越高,Rg需要减小。

MOS管驱动电路要求

1、提供足够高峰值电流的充放电路径(低输出阻抗)

MOSFET的开关过程本质上是对其栅极电容(Ciss, 特别是米勒电容Cgd) 进行充放电的过程。为了实现快速开关(以降低开关损耗),驱动电路必须能够在极短时间内提供和吸收足够大的峰值电流(Ipulse)。

其计算公式可简化为:I_gate ≈ Q_g / t_switch
其中,Q_g是总栅极电荷,t_switch是目标开关时间。

2、提供合适的关断负压或可靠的关断钳位能力

在桥式拓扑(如半桥、全桥)中,当下管开关管高速开通时,会通过米勒电容(Cgd)在上管开关管的栅极上产生一个米勒平台电流。这个电流会在关断管的栅极电阻上产生电压,如果该电压超过其阈值电压(Vth),就会引起米勒效应导致的误导通,造成桥臂直通(Shoot-through),烧毁器件。

3、过流及短路保护(DESAT检测)

4、精确的死区时间控制

驱动电压选择

根据数据手册查询得到使用的MOS管的驱动电压范围

栅极驱动电阻选择

栅极和源极之间存在寄生电感会导致栅极电压会出现振荡,需要设置栅极驱动电阻来抑制栅极电压的振荡。

驱动电阻越小驱动电流越大,大电流会加快MOSFET的开断时间,有利于减小开关损耗。

同时,这样会导致关断过程中漏极电流的下降速率加快,继而在主回路的杂散电感上产生较大的关断电压过冲,如果漏极关断电压过冲大于MOSFET的额定电压值,这样有可能会导致MOSFET击穿损坏。

选择合适的栅极电阻,既可以保证开通关断期间响应速度,同时不会使栅极驱动电压发生振荡。

计算公式来源于对栅极充电电流和目标开关时间的考量:

R_g:待计算的栅极驱动电阻(单位:Ω)。

V_{DRV}:驱动芯片的输出电压(单位:V)。例如12V。

V_{GP}:MOSFET的米勒平台电压(单位:V)。可从Datasheet中的传输特性曲线图估算,通常略高于阈值电压Vth。

I_{peak}:驱动芯片能提供的峰值电流或希望设定的峰值充电电流(单位:A)。这是关键。

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作者: 深圳市亿伟世科技有限公司
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