mos管导通前的各脚电压,mos管完全导通驱动电压一般多大

首页 > 体育 > 作者:YD1662023-11-05 15:40:57

图4

在MOS管的规格书上一般还有如图5所示的栅极充电曲线,其可以很好地解释为何Vgs电压会有米勒平台。Vgs一开始随着栅极电荷的增加而增加,但是当Vgs增加到米勒平台电压大小Vp时,即使栅极电荷继续增加,Vgs也保持不变,因为增加的栅极电荷被用来给Cgd电容进行充电。因此,MOS管会有对应的Qgs,Qgd和Qg电荷参数,如图6所示。在MOS管截止时,漏极电压对Cgd充电,Cgd的电压极性是上正下负;当MOS管进入米勒平台后,大部分的栅极电荷用来对Cgd进行充电,但是极性与漏极充电相反,即下正上负,因此也可理解为对Cgd反向放电,最终使得Vgd电压由负变正,结束米勒平台进入可变电阻区。米勒平台时间内,Vds开始下降,米勒平台的持续时间即为Vds电压从最大值下降到最小值的时间。由此可见米勒平台时间与电容Cgd大小成正比,在通信设备行业中-48V电源的缓启动电路经常在MOS管栅漏极间并联一个较大的电容,以延长米勒平台时间来达到电压缓启动的目的。

mos管导通前的各脚电压,mos管完全导通驱动电压一般多大(5)

图5

mos管导通前的各脚电压,mos管完全导通驱动电压一般多大(6)

图6

米勒平台电压的大小可以近似地通过以下公式进行估算,Id=gfs(Vp-Vgs(th)),通过规格书可以得到阈值电压Vgs(th)和跨导gfs,根据电路参数可以得到漏极电流Id,因此,可以近似推算出米勒平台电压Vp。但是需要注意的是跨导gfs并不是一个常数,规格书中给出的数值都是基于一定的Vds和Id条件下得到的。此外,还有另外一种估算方法Id=K(Vp-Vgs(th))2,根据规格书中的参数计算出常数K,然后计算得到Vp,有兴趣的可以查阅参考文献2。

了解了MOS管的米勒平台后,我们可以分析一下图3所示导通过程中MOS管电压电流的变化曲线。以常见的MOS管开关电路为例,在t0~t1时间段内,Vgs小于阈值电压Vgs(th)时,MOS管处于截止区关断,漏极电流Id=0,漏源极电压差Vds为输入电压Vin。

在t1~t2时间段内,随着Vgs从阈值电压Vgs(th)逐渐增大至米勒平台电压Vp,电流Id从0开始逐渐增大至最大值,MOS管开始导通,并进入恒流区(饱和区)。此时Vds仍旧维持不变,但是实际电路中可能会由于各种杂散寄生电感等因素的影响,也会产生一部分压降损失,导致实际的Vds会略微下降。同三极管类似,MOS管在饱和区内具有相似的放大特性,其公式为:Id=gfs*Vgs,gfs为MOS管的跨导,可从规格书中得到。

在t2~t3时间段内,当Id逐渐增大至最大值(由电路参数决定)时,MOS管开始进入米勒平台,由于电流Id已经达到最大值保持不变,所以Vgs=Id/gfs亦保持不变,即从公式角度也可以解释米勒平台。在t2~t3时间段内,Vds开始以一定斜率下降。但是实际下降的斜率在整个时间段内并非一直保持不变。因为MOS管的Cgd电容在这个过程中是变化的,一开始Cgd较小,之后变大,所以实际的VDS曲线斜率会稍有变化,即一开始Cgd电容小,电压下降较快,之后Cgd电容较大,电压下降较慢,Cgd电容值的变化曲线如图7所示。

mos管导通前的各脚电压,mos管完全导通驱动电压一般多大(7)

图7

在t3之后,MOS管进入可变电阻区,米勒平台结束,Vgs电压在栅极电荷的驱动下继续升高至最大值,Vds则电压下降至最低值Rds(on)*Id。图3 MOS管导通曲线的简化版如图8所示,分析问题时图8已经足够使用。MOS管关断时的分析过程相反,其变化曲线如图9所示。

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