MOS管開通關(guān)斷：LC振蕩電路及寄生參數(shù)-KIA MOS管

LC振蕩電路

如圖是最簡(jiǎn)單的LC震蕩電路，其中Ui=1V，L=1H，C=1F，根據(jù)拉普拉斯變換易得電容電壓和輸入電壓的關(guān)系，Uc/Ui=1/（LCs2+1），將Ui=1/s代入有Uc(s)=1/(LCs3+s）,因式分解可得Uc(s)=1/s-s/(s2+1/LC)，反變換可得Uc(t)=1-cost，由此可以知道Uc的角頻率ω為1/√LC，并且?guī)Я舜笮閁i/Zr的直流偏置，其中Zr為L(zhǎng)C電路的特征阻抗，Zr=√L/C；此時(shí)Uc的ω就是無阻尼震蕩角頻率 ωn。

RLC振蕩電路

根據(jù)拉普拉斯變換可得Uc/Ui=1/（LCs2+CRs+1）,可知無阻尼震蕩角頻率ωn=1/√LC，ζ=R/2·√(L/C)，可以看出阻尼比是一個(gè)表示對(duì)信號(hào)振蕩阻礙的參數(shù)，在LC電路中R=0，對(duì)振蕩無阻礙，因此輸出為等幅振蕩，在加入了R之后，輸出波形逐漸變?yōu)闇p幅振蕩，對(duì)于電容電壓有Uc(t)=Ui-(Ui-Uc(0))coswt+IL(0)Zr·sinwt，可以理解為電容電壓初值只改變正弦分量幅值而不改變直流偏置，求導(dǎo)可得電感電流其中Zr=√(L/C)

由此可知阻尼比足夠大時(shí)，可以使波形不發(fā)生振蕩和超調(diào)。

MOS管各寄生電容參數(shù)分析

首先我們可以知道MOS管高頻下的模型如下圖所示，其中Rg是驅(qū)動(dòng)電路后加的，之后會(huì)有說明，Lg是柵極寄生電感，Cgd、Cds和Cgs分別為極間寄生電容。

看各種型號(hào)的MOSFET可知各寄生電容的參數(shù)，其中Ciss為輸入電容，Ciss=Cgs+Cgd；Coss為輸出電容，Coss=Cds+Cgd；Crss為反饋電容。Crss=Cgd，而且這三個(gè)寄生參數(shù)主要與Vds有關(guān)。

如何理解輸入電容、輸出電容和反饋電容呢？

我們都知道GS是MOS管輸入端，DS是MOS管輸入端，當(dāng)計(jì)算輸入電容時(shí)，將輸出Uds置0，此時(shí)DS兩點(diǎn)短接，GS兩點(diǎn)看進(jìn)去可以得到Ciss=Cgs//Cgd=Cgs+Cgd，同理可得Coss=Cds//Cgd=Cds+Cgd，Cgd連接著輸入端和輸出端，類似于反饋電路里的反饋通路，因此是反饋電容。

MOS管開通關(guān)斷分析

當(dāng)gs兩端接上開通電壓，如果沒有電阻Rg，會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的振蕩，因此必須增加?xùn)艠O電阻Rg消除這種振蕩，但是電阻也不宜過大，過大的電阻會(huì)使開通時(shí)間過慢，開關(guān)損耗增加，因此需要統(tǒng)籌兼顧來選擇Rg的阻值。

例如:求MOS柵極驅(qū)動(dòng)功率 P，假設(shè)開關(guān)頻率f=10kHz，Qgs=28nC，驅(qū)動(dòng)電路輸出電壓為U+=15V，

U-=-9V，所以輸出功率P=（∫U+·i(t)dt+∫U-·i(t)dt）/Ts，其中第一個(gè)積分時(shí)間為0到DTs，第二個(gè)積分時(shí)間是DTs到Ts，但是電容的充電電荷是相同的，所以P=（U+·Q+U-·Q）/Ts=△UQf

當(dāng)驅(qū)動(dòng)正壓時(shí)，通過Rgon和Lg給Cgs充電，假設(shè)輸入正壓Ui=15V，Rgon=20Ω，Lg=10nH，Cgs有手冊(cè)可知≈5.1nF，仿真結(jié)果如下圖所示

此時(shí)Vgs電壓無超調(diào)，在0.5us時(shí)完成開通，**Rgon就是用來調(diào)節(jié)開關(guān)速度，防止LC諧振，**對(duì)于50kHz的開關(guān)頻率，一個(gè)周期也就是20us，因此符合要求，當(dāng)然我們這是在理想情況下的仿真，未考慮到密勒平臺(tái)等開關(guān)特性，但也可以定性完成分析。

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