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      6. MOS管誤導通,防止MOS管誤導通方法介紹
        • 發布時間:2025-06-23 18:54:57
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        MOS管誤導通,防止MOS管誤導通方法介紹
        一、MOS管誤導通的根源剖析
        當MOS管由導通狀態瞬間轉換至關斷狀態之際,在源極與漏極之間會形成急劇的電壓變化率dVDS/dt。這一快速變化的電壓經由米勒電容(即柵漏寄生電容)的耦合作用,會在柵極形成額外的電流。該電流流經柵極電阻時,會造成柵極電壓的升高,進而引發電壓尖峰現象。若此尖峰電壓逾越了MOS管的開啟閾值電壓Vgs(th),便會觸發MOSFET的誤開通。尤其是在H橋電路架構中,這種誤開通可能導致上管與下管同時導通,后果極為嚴重,輕則造成電路直通,重則致使一個或兩個MOS管遭受損壞。
        二、MOS管誤導通與柵極擊穿損壞的關聯因素
        MOS管的柵漏寄生電容,也就是米勒電容,是引發MOS管自開通現象的關鍵因素之一。當MOS管處于導通到關斷的快速切換過程時,源漏極之間的陡峭dVDS/dt使得電流經米勒電容耦合至柵極,在柵極電阻上產生電壓降,從而抬高了柵極電壓,形成較大尖峰。當尖峰電壓超過閾值,誤開通便會發生。同時,若柵極的尖峰電壓突破了柵源之間允許的最大電壓,還會擊穿MOS管的柵極氧化層,直接導致器件損壞。
        MOS管誤導通
        三、防范MOS管誤導通與柵極擊穿損壞的有效舉措
        精準選擇柵極串聯電阻:MOS管的柵極通常會連接一個電阻,其作用不容小覷。一方面,可限制驅動電流,防止瞬間驅動電流過大超出驅動芯片的承載能力,避免芯片受損。畢竟MOS管開啟時,對Cgs和Cgd的充電過程初始階段電容近乎短路狀態,電流極大,此時串聯電阻能起到關鍵的限流與保護作用。另一方面,適當增大柵極串聯電阻能降低開關導通速度,進而減小dVDS/dt,有效抑制柵極尖峰電壓,防范誤導通與柵極氧化層擊穿。然而,柵極電阻過大則會降低開關速度,增加功率損耗與發熱風險;反之,過小的電阻雖能提升開關速度,卻易加劇電壓尖峰。因此,柵極電阻的選擇需在開關速度與尖峰電壓之間尋求精妙平衡。
        合理串聯柵源電容:在柵極與源極之間接入電容,可吸收因dVDS/dt產生的柵漏電流,從而有效規避MOS管的誤導通以及柵極擊穿損壞問題,這是一種簡單而有效的防護手段。
        并聯TVS二極管于柵源之間:
        MOS管誤導通
        選用合適的TVS二極管(瞬態電壓抑制二極管),并關注其鉗位電壓Vc的匹配度。TVS二極管反向并聯于被保護元件兩端,在正常工作時近乎截止,不影響電路常規運行;一旦電路遭遇瞬間高電壓沖擊,它能迅速反向擊穿導通,將元件兩端電壓鉗位在較低水平,為MOS管提供可靠的過電壓保護。
        運用米勒鉗位電路:通過在柵源之間增設一個MOS管來構建鉗位電路。當電壓低于設定的米勒電壓時,比較器輸出高電平,促使柵源間的MOS管導通,短路米勒電容及柵極電阻的電流,實現柵極電壓的穩定控制。
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