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工作于線性區(qū)功率MOSFET（4）：di/dt和dv/dt分開控制方法

時間：2021-11-29 16:42:05

關(guān)鍵字：控制方法線性功率MOSFET

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[導(dǎo)讀]??題注??：????????本文介紹的di/dt、dV/dt分開單獨控制方法，不僅適用于負載開關(guān)，還廣泛用于電機控制功率MOSFET或IGBT驅(qū)動電路：（1）調(diào)整驅(qū)動電路電阻RG，調(diào)整dV/dt（2）調(diào)整并聯(lián)電容CGS，調(diào)整di/dt1、功率MOSFET的開關(guān)過程功率MOSFE...

?題注??：????????本文介紹的di/dt、dV/dt分開單獨控制方法，不僅適用于負載開關(guān)，還廣泛用于電機控制功率MOSFET或IGBT驅(qū)動電路：
（1）調(diào)整驅(qū)動電路電阻RG，調(diào)整dV/dt

（2）調(diào)整并聯(lián)電容CGS，調(diào)整di/dt

1、功率MOSFET的開關(guān)過程

功率MOSFET的開通過程中可以分為4個階段，關(guān)斷過程的基本原理和開通過程相類似，以前的文章對其進行過非常詳細的敘述，N溝道功率MOSFET放在低端直接驅(qū)動的波形如圖1所示。

圖1：功率MOSFET的開通過程

階段3（t2-t3）為米勒平臺，VGS電壓保持米勒平臺電壓VGP，整個過程中，VDS電壓逐漸下降到低的電壓值，ID電流保持不變。

若功率MOSFET使用N管或P管放在高端，工作原理類似，工作的波形如下圖2所示。

圖2：N-MOSFET放在高端的開通波形

圖3：P-MOSFET放在高端

圖4：P-MOSFET放在高端開通波形

2、di/dt和dV/dt的分開獨立控制

由前面的分析可以知道，在階段2：t1-t2的開通過程中，漏極電流ID不斷增加，VDS保持不變，這個過程主要控制著回路的電流變化率di/dt。在驅(qū)動電源VCC和驅(qū)動芯片的驅(qū)動能力確定的條件下，驅(qū)動電路的RG以及Ciss決定著開通過程的電流變化率di/dt。外加G、S的電容CGS1調(diào)節(jié)開通過程的di/dt的波形如圖5所示。

圖5：外加G、S電容CGS1開通波形

在階段3：t2-t3的開通過程中，漏極電流ID保持不變，VDS不斷降低，這個過程主要控制著回路的電壓變化率dV/dt。在驅(qū)動電源VCC和驅(qū)動芯片的驅(qū)動能力確定的條件下，驅(qū)動電路的RG以及Crss決定著開通過程的電壓變化率dV/dt。

實際應(yīng)用過程中，功率MOSFET的Crss非常小，而且是非線性的，隨著電壓的變化而變化，變化的幅值也非常大，單獨用Crss和RG來控制dV/dt，dV/dt控制精度差。

如果系統(tǒng)的dV/dt控制精度要求比較高，也就是輸出電壓的上電時間的控制精度要求比較高，而且上電時間也比較長，需要在G極和D極之間外加一個的電容CGD1，CGD1值遠大于Crss，功率MOSFET內(nèi)部寄生的非線性電容Crss的影響可以忽略，dV/dt的時間主要由外加的線性度好的外加電容CGD1控制，就可以比較準確的控制功率MOSFET的dV/dt的時間。

圖6：外加G、D電容CGD1開通波形

完整的外圍電路，包括G極電阻總和RG，RG并聯(lián)快關(guān)斷二極管D1，功率MOSFET的G、S外加電容CGS1，G、D外加電容CGD1和電阻RGD，如圖7所示，其中RG為G極電阻總和，包括功率MOSFET內(nèi)部電阻、驅(qū)動芯片上拉電阻和外加串聯(lián)電阻RG1。

圖7：負載開關(guān)和熱插撥完整外圍電路

本文所介紹的di/dt 、dV/dt分開單獨控制的方法同樣可以用在其它系統(tǒng)，特別是電機控制應(yīng)用，在電機控制系統(tǒng)的主功率板，功率MOSFET或IGBT的驅(qū)動電路并聯(lián)有外部的電容CGS或CGE，其調(diào)節(jié)方法和上面相同：

（1）通過調(diào)整驅(qū)動電路的RG，來調(diào)整回路的dV/dt
（2）然后調(diào)整驅(qū)動電路的并聯(lián)電容CGS，來調(diào)整回路的di/dt

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