什么是Qg,MOS管Qg的概念解析-KIA MOS管

MOS管Qg的概念解析

MOS管Qg概念

Qg(柵極電荷):柵極電荷Qg是使柵極電壓從0升到10V所需的柵極電荷，是指MOS開關完全打開，Gate極所需要的電荷量。

雖然MOS的輸入電容,輸出電容,在反饋電容是一項非常重要的參數,但是這些參數都是一些靜態參數。

靜態時，Cgd通常比Cgs小，實際在MOS應用中，當個Gate加上驅動電壓后，于Mill效應有關聯的Cgd會隨著Drain極電壓變化而呈現非線性變化，而且其電容值會比Cgs大20倍以上雖然Cgs也會隨著Grain-Source電壓變化，但是其數值變化不大，通常會增大10%-15%左右。所以很難用輸入，輸出電容來衡量MOS的驅動特性。

1.測試電路和波形

通常用Qg(柵極電荷)來衡量MOS的驅動特性

如上圖1.3（1）在t0-t1時刻,Vgs開始慢慢的上升直到Vgs(th),DS之間電流才開始慢慢上升,同時Cgs開始充電，在此期間Cgd和Cgs相比可以忽略;

（2）t1-t2時刻,Cgs一直在充電,在t2時刻，Cgs充電完成,同時Id達到所需要的數值,但是Vds并沒有降低;

（3）t2-t3時刻，VDS開始下降,Cgs充電完成,而且Vgs始終保持恒定,此時主要對Cgd充電,此段時間內，Cgd的電容值變大，在t3時刻Cgd充電完成,通常這個時間要比t1-t2長很多;

（4）在t3-t4時刻,t3時刻Cgd和ICgsE已經充電完成，VGS電壓開始上.升直到驅動IC的最高直流電壓。

所以圖1.3中所標識的(Qgd+Qgs)是MOS開關完全打開所需要的最小電荷量。實際計算Qg的數值為t0-t4時刻所需要的總電荷。

根據Qg可以很容易計算出MOS管在一定的驅動電流下完全打開需要的時間，Q=CV，I=C/T，所以Q=IxT。

2. Qg和ID和VDS等的關系

（1）Qg會隨著VDD的增加而增大;

（2）Qg會隨著ID的增加而增大,因為ID對應的Vgs(th)也增加,響應增加了Qg;但是增加的電荷量并不明顯

（3）Ciss大的MOS并不表示其Qg就大，跨導是要考慮的一個因數

MOS管Qg概念-Qg測試

1.測試電路

用信號發生器產生60KHz方波,輸入到L6386的LIN(PIN1)在LVG(PIN9)和PGND(PIN8)兩端產生相應的驅動方波來驅動MOS，MOS的VDS沒有接電源。其中R2=24Ω。

當R1=56Ω，測試結果如下:

采用了PCB上的下橋MOS管的電路連接,圖2.1中Isense還接有一0.1Ω的取樣電阻到PCB的地。

黃-信號發生器到SGND的波形，即LIN處的電壓波形;

紅-LVG到SGND的波形;

藍-LVG和PGND之間的電壓波形;(差分探棒測試)

綠-MOS的Gate和PGND之間的電壓波形;(差分探棒測試)

(1) 紅和藍之間的延時主要是因為探棒的類型不一樣所導致，藍、綠之間就沒有延時;

(2)在Rg= 80Ω(R1+R2) 時，MOS完全打開的延時為160nS。

估算Qg_min：Qg_min=VCCxtd/(R1+R2)=15x160/80=30nC,和Datasheet中的87nC相差很大。

同時測試R1=180Ω時，td=379nS，估算Qg_min=15/204x379=27.8nC,和80Ω的計算結果基本一致。

取下橋的驅動電阻為56Ω，然后考慮到VDD和ID的影響，將td時間為1.5的系數。

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