理论RC模型计算，实际受具体mos型号Cgs，Cgd，Cds影响，开关速度要求，太快可能震荡，太慢过渡区热损坏。一般10-100R

了解MOSFET的栅极

MOSFET是非凡的器件，可在驱动各种负载时提供许多优势。它们是电压驱动的，并且当它们具有非常低的电阻时，它们成为许多应用的首选设备。

然而，门实际上如何工作可能是许多设计师最不了解的特征之一。

我们来看看你的典型MOSFET电路。

注意：我只是在这里说明N通道设备，但是P通道的工作方式相同。




所以我们知道器件是电压驱动的，为什么我们需要RGATE" role="presentation">RRGATE" role="presentation">G A T.ËRGATE。为了理解为什么RGATE" role="presentation">RRGATE" role="presentation">G A T.ËRGATE 重要的是我们需要增加这个模型以包括MOSFET的电容。



模拟这个电路

Rg" role="presentation">[RGRg是器件腿和键合线对栅极本身的电阻。它通常是一个或两个非常小的值。两个电容器，一个从栅极到源极CGS" role="presentation">CCGS" role="presentation">G SCGS，另一个从浇口到排水口CGD" role="presentation">C.CGD" role="presentation">G D.CGD但是很重要。

更复杂的是，这些电容不是恒定的，而是根据施加的电压而变化。典型示例如下所示。



您可以看到，当驱动器件将输出从低电平切换为高电平时，输出基本上通过CGS" role="presentation">C固定到地CGS" role="presentation">G SCGS并通过CGD" role="presentation">C.CGD" role="presentation">G D.CGD。因此，从驱动装置获取的初始电流受以下等式约束。

Igate=VGate/(Rsource+RGATE+Rg)" role="presentation">一世G一个吨ë= V.G a t e/（R小号Ò ù ř Ç È+ R.G A T.Ë+ R.G）Igate=VGate/(Rsource+RGATE+Rg)

由于驱动设备将具有最大驱动电流，因此您需要选择最小值RGATE" role="presentation">R.RGATE" role="presentation">G A T.ËRGATE确保永远不会超过价值。但是，单一的Rg" role="presentation">RRg" role="presentation">GRg 很小，并不总是可以确定驱动器的源阻抗和吸收阻抗，通常将方程简化为......

RGATE=VGate/(Imax)" role="presentation">[RG A T.Ë= V.G a t e/（我m a x）RGATE=VGate/(Imax)

注意：如果驱动器中的源极和吸收限制不同，则可以使用两个栅极电阻和相关的二极管，或者需要锐化开启或关闭边沿。

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时机就是一切

好的，现在也许您可以看到为什么栅极电阻很重要。但是，您现在需要了解具有栅极电阻的含义以及如果栅极电阻过大会发生什么。

很明显，RGATE" role="presentation">RRGATE" role="presentation">G A T.ËRGATE 和CGS" role="presentation">C.CGS" role="presentation">G SCGS形成RC延迟，这将导致栅极电压上升慢于驱动器输出。但是，CGD" role="presentation">C怎么样CGD" role="presentation">G D.CGD 这是怎么回事。

让我们分析这个简单的电路。



在这里，我选择了一个典型的MOSFET，其输入电阻约为2.5欧姆。如上所示，在漏极接地短路的情况下，可以在脉冲的上升沿绘制以下迹线。



正如您所看到的，正如我们预测的RGate" role="presentation">R中的电流RGate" role="presentation">G a t eRGate最初开始受限于1A处的阻力并且指数衰减为零。同时，栅极自身的电压呈指数上升至所施加的10V的栅极电压。这里没有任何惊喜，除了Vg开始的尖锐边缘，我认为它是模拟器的神器，可能是由于模型的输入电感。

毫不奇怪，脉冲的下降沿是相似的。



好的，让我们用一个1欧姆的负载电阻向栅极施加1V的小电压。



在上面的描述中你应该注意三件事。

• 注意VD" role="presentation">V中的凹凸VD" role="presentation">dVD。随着电压在栅极上升，CGD" role="presentation">C顶部CGD" role="presentation">G D.CGD被推高到轨道电压以上。由于MOSFET仍然是关在这个时候，CGD" role="presentation">ÇCGD" role="presentation">G D.CGD 必须通过负载电阻放电，如I（R_LOAD）迹线所示。
  
  
• 当栅极电压有足够的时间充电到阈值电压时，MOSFET在脉冲边缘之后不会导通约653nS。显然制作RGATE" role="presentation">RRGATE" role="presentation">G A T.ËRGATE 太大会使这更进一步延迟。
  
  
• 如果你有一只鹰眼，当MOSFET导通时你也可能会发现I（R_GATE）有轻微的偏转。
  
  
  

好的，现在让我告诉你一个更加真实的电压，负载为10V和10欧姆。



在上面应该突出的是栅极电流和Vgs" role="presentation">V中的明显平坦点Vgs" role="presentation">G小号Vgs。是什么造成的？

当VGS" role="presentation">VVGS" role="presentation">G SVGS达到开启阈值，设备开始导通，这导致CGD" role="presentation">CCGD" role="presentation">G D.CGD通过设备本身开始放电。这有效地“吸收”通过栅极的更多电流，这显着降低了栅极电压可以上升的速率。当它慢慢上升时，设备开启一点，放电CGD" role="presentation">C.CGD" role="presentation">G D.CGD快一点，等等到最后CGD" role="presentation">C.CGD" role="presentation">G D.CGD排出到与CGS" role="presentation">C相同的水平CGS" role="presentation">G SCGS。之后，组合正常收费，VGS" role="presentation">VVGS" role="presentation">G SVGS 指数地再次上升到目标值。

在这一点上，你应该明白一些事情。那是...

导通延迟随负载电压而变化！

这当然是因为切换电压越高，CGD" role="presentation">C中存储的能量就越多CGD" role="presentation">G D.CGD 并且更多的电荷必须通过栅极才能放电。

让它升级到该设备可以处理的最大值，300V，仍然具有1A负载。



请注意，现在的平坦点很长。设备保持线性模式，需要更长时间才能完全打开。事实上，我必须扩大此图像的时间基础。栅极电流现在持续约6uS。

看一下关闭时间，在这个例子中更糟糕。



注意栅极电流和栅极电压上的类似扁平点与CGD" role="presentation">C相同CGD" role="presentation">G D.CGD 由于在充电路径中包含负载电阻，所以充电更长。

这意味着如果要调制负载的功率，则可以驱动它的频率在很大程度上取决于您要切换的电压。

什么样的工作在10K时100Khz ...平均栅极电流约为400mA ......



在300V没有希望。



在这些频率下，MOSFET，栅极电阻和驱动器中消耗的功率可能足以破坏它们。

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结论

除了简单的低频用途之外，微调MOSFET在更高的电压和频率下工作需要大量的精心开发，以便提取您可能需要的特性。你越高，MOSFET驱动器需要的功率越大，所以你可以使用尽可能少的栅极电阻。