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  • MOSFET應用詳解,柵極驅動振蕩,怎么解決
    • 發布時間:2024-12-24 17:41:11
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    MOSFET應用詳解,柵極驅動振蕩,怎么解決
    談及MOSFET的工作原理,比如其開關過程,甚至在好幾次談及IGBT也經常提到一個詞:驅動振蕩。
    今天我們主要來講的是MOSFET的柵源振蕩,是不是有些熟悉?沒錯,前天發表的MOSFET柵極前加一個電阻,就與它相關。
    在MOSFET實際應用中,柵極振蕩會引起器件的故障和電路異常失效。嚴重時會呈現三種狀態,可能是徹底導通或者徹底關斷,也可能是進入高阻導通,進而發熱嚴重然后燒毀。
    MOSFET 柵極驅動振蕩
    那MOSFET的柵源振蕩究竟是怎么來的呢?
    先簡單拿上次講的“串聯電阻”來說明:
    在驅動電路中增加一個串聯電阻,當R<√(L/C)時,為欠阻尼狀態時,振蕩就一定會發生。
    如下圖
    MOSFET 柵極驅動振蕩
    關于阻尼比,下面會詳細提到。
    然而,振蕩電路產生的條件還有幾種,詳細如下:
    反饋電路
    a.相位條件
    從輸出到輸入的反饋信號與輸入信號在振蕩頻率上同相(正反饋)。
    b.振幅條件
    當電路具有正反饋并提供補償損耗的增益時,就會發生振蕩。
    1.漏源極之間的浪涌電壓
    2.MOSFET關斷期間,漏極和源極之間的振鈴電壓,有返回到柵極的可能性。通過柵漏極電容Cgd的正反饋環路連接到柵極端,導致了柵極電壓振蕩。
    3 源電感
    功率MOSFET具有較大的跨導gm和寄生電容。因此,導線和其他雜散電感(柵極,源極和漏極電路之間以及相關互連中的電感)可能會形成正反饋電路,從而導致寄生振蕩。
    那么,柵源振蕩的危害什么?大概有以下幾個方面:
    導致EMI裕量不足
    動態負載切換振蕩嚴重導致器件失效
    如何抑制或緩解柵源振蕩的現象呢?
    1. 調整驅動電路阻尼比,公式如下:
    MOSFET 柵極驅動振蕩
    阻尼比的情況一般有四種:
    驅動電路的阻尼比ζ=0,稱無阻尼,系統無窮震蕩,且不收斂;
    ζ<1 稱為欠阻尼:ζ由0約接近1,收斂越快。意味著系統存在超調且有震蕩,
    ζ>1稱為過阻尼,意味著系統不超調;
    ζ=1稱為臨界阻尼,意味著系統不超調,且以最短時間恢復平衡狀態或者穩定狀態。
    注意:臨界電阻值是10Ω. L寄生電感越大,臨界電阻值越大
    2. 適當提高MOSFET內部寄生電阻,降低器件最高開關速度,并改善抑制柵極振蕩。
    3. 適當提高器件閾值電壓,可以緩解半橋或者全橋拓撲中上下橋臂直通概率。
    4. 考慮減小pcb引線電感,即增加走線寬度或減小走線長度。
    注意:在電感無法減小的時候,可以采用增加一顆外部小電阻,這是增加電阻有削弱驅動電流的作用。
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