MOS管驱动电流估算及MOS驱动的几个特别应用解析

　　MOS管驱动电流估算是本文的重点，如下参数：

　　有人可能会这样计算：

　　开通电流

　　Ion=Qg/Ton=Qg/Td(on)+tr，带入数据得Ion=105nc/(140+500)ns=164mA

　　关断电流

　　Ioff=Qg/Toff= Qg/Td(off)+tf，带入数据得Ioff=105nc/(215+245)ns=228mA。

　　于是乎得出这样的结论，驱动电流只需 300mA左右即可。仔细想想这样计算对吗？这里必须要注意这样一个条件细节，RG=25Ω。所以这个指标没有什么意义。

　　应该怎么计算才对呢？其实应该是这样的，根据产品的开关速度来决定开关电流。根据I=Q/t，获得了具体MOS管Qg数据，和我们线路的电流能力，就可以获得Ton= Qg/I。比如45N50，它在Vgs=10V，VDS=400V，Id=48A的时候，Qg=105nC。如果用1A的驱动能力去驱动，就可以得到快105nS的开关速度。

　　当然这也只能估算出驱动电流的数值，还需进一步测试MOS管的过冲波形。在设计驱动电路的时候，一般在MOS管前面串一个10Ω左右的电阻（根据测试波形调整参数）。

　　这里要注意的是要用Qg来计算开启关断速度，而不是用栅极电容来计算。

　　MOS管驱动电流估算讲了，下面讲讲MOS管开通过程：

　　开始给MOS管Cgs充电，当电压升到 5V时，Id流过一定的电流。继续充电，Id越来越大，但还没完全导通。当Id升到电流时，Id不再变化，Cgs也不再变化。

　　这时输入电压不给Cgs充电，而是给Cgd米勒电容充电，然后MOS管完全导通。

　　MOS管完全导通之后，输入电压不再经过米勒电容，又继续给Cgs充电直到Vgs等于输入电压10V。

　　图中 Vgs输入电压保持不变即Qgd阶段，输入电压不给Cgs充电，而是给Cgd米勒电容充电。这是MOS管固有的转移特性。这期间不变的电压也叫平台电压。

　　此时，MOS管的电流，电阻，根据P=I*I*R，此时管子消耗的功率，发热严重，所以尽可能让平台电压工作的时间很短。

　　一般来说，耐压等级越高，MOS管的输入电容越大，反向传输电容Crss越小，米勒效应也相应减小。

　　MOS驱动的几个特别应用

　　1、低压应用

　　当使用5V电源，这时候如果使用传统的图腾柱结构，由于三极管的be有0.7V左右的压降，导致实际终加在gate上的电压只有4.3V。这时候，我们选用标称gate电压4.5V的MOS管就存在一定的风险。同样的问题也发生在使用3V或者其他低压电源的场合。

　　2、宽电压应用

　　输入电压并不是一个固定值，它会随着时间或者其他因素而变动。这个变动导致PWM电路提供给MOS管的驱动电压是不稳定的。

　　为了让MOS管在高gate电压下安全，很多MOS管内置了稳压管强行限制gate电压的幅值。在这种情况下，当提供的驱动电压超过稳压管的电压，就会引起较大的静态功耗。

　　同时，如果简单的用电阻分压的原理降低gate电压，就会出现输入电压比较高的时候，MOS管工作良好，而输入电压降低的时候gate电压不足，引起导通不够彻底，从而增加功耗。

　　3、双电压应用

　　在一些控制电路中，逻辑部分使用典型的5V或者3.3V数字电压，而功率部分使用12V甚至更高的电压。两个电压采用共地方式连接。这就提出一个要求，需要使用一个电路，让低压侧能够有效的控制高压侧的MOS管，同时高压侧的MOS管也同样会面对1和2中提到的问题。在这三种情况下，图腾柱结构无法满足输出要求，而很多现成的MOS驱动IC，似乎也没有包含gate电压限制的结构。