2025年MOSFET驱动

科技前沿 • 2025-04-07 08:30 • 阅读 48

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前言

作为一名硬件设计工程师，MOSFET想必经常出现在大家的硬件设计中，今天我们聊一下与MOSFET栅极那点事。

我们测试MOSFET的GS波形时，总是会看到Fig.1 (2)所示的波形。这种波形现象称之振铃。振铃的大小直接影响着设计的可靠性，当振铃的赋值较小时，还能勉强过关，但是当振铃的赋值较大时，轻则会增加MOSFET的开关损耗，重则使得系统不断重启。

I. 无论是芯片内部的bonding line，还是PCB的走线，都不是理想的导线，多多少少都会存在寄生电感和寄生电阻

II. 由于制造工艺的原因，MOSFET的GS，GD，DS端都会存在寄生电容，这三个参数一般会在datasheet中表明

对于一个RLC组成的串联谐振电路，其中L，C为储能器件，不消耗能量，R起到阻止振荡的阻尼作用。R阻值的大小决定C两端是否发生阻尼。

I. R>2(L/C)^0.5时，处于过阻尼情况

II. R=2(L/C)^0.5时，处于临界阻尼情况，此情况下的波形与过阻尼相似

III. R<2(L/C)^0.5时，处于欠阻尼情况，在这种情况下，电路肯定会发生振荡

将上面的寄生和串联谐振的概念结合起来，分析一下MOSFET的驱动电路。

走线的寄生电感包含芯片内部的bonding line和PCB layout走线两部分；

驱动电阻+走线寄生电感+GS端电容共同组成了RLC串联谐振电阻。

当MOS打开时，IC内部推挽结构的上管打开，下管关闭，IC经过驱动电阻R，走线寄生电感L，给GS电容充电；

当MOS关闭时，IC内部推挽结构的上管关闭，下管打开，C经过走线寄生电感L，驱动电阻R，放电到GND。

I. 增大驱动电阻R，使其工作在临界阻尼，或者过阻尼的工作状态

II. 减小PCB走线寄生电感，即MOS栅极的驱动线尽可能的短

III.在GS端增加瓷片电容

说明：方法I,III都需要根据实际情况去做调节，因为增大电阻和电容都是增加MOSFET的开通损耗，导致MOSFET发热严重，到底如何选择R的值，请关注下一篇文章。