PMOS快速关断电路、PMOS加速关断电路

[电源系列]二、低成本MOS快速关断电路原理分析
MOS的减速加速电路设计

分享一个微碧在网上看到的电路情况

加速电路1

PMOS关断时间较长。
当用100kHz的频率驱动PMOS时,PMOS G极的电压信号并不是一个脉冲波,PMOS一直处于线性放大的状态,并且无法关断。
在这里插入图片描述
因此需要电路来快速释放G、S间电容的电压来加速关断PMOS:
在这里插入图片描述
当V4输出高电平,M1导通,R1和R2分压V3,R8电压加D2压降等于R1电压,R8电压即为PMOS的VGS,PMOS导通。
当V4输出低电平,M1关闭,PMOS的S极电压高于G极,VGS=R1电压+Q1的Vbe,因此Q1导通,VGS电压通过Q1快速释放。

通过上面电路PMOS关断延时没有了,但开通速度还是很慢。引入图腾柱驱动:
在这里插入图片描述
当V4输出高电平,M1导通,V3通过R8、Q2的eb、R2到地,因此Q2导通,PMOS的G极接到地,VGS快速充电,最终电压为R1和R2分压V3时R1的电压。

如果是高低电平直接驱动的:

在这里插入图片描述
左图在控制端从高电平往低电平切换时,Vbe<0,Q1关断,放电电流从二极管D流出,Q2开启;右图在控制端从低电平往高电平切换时,G极电平不会瞬间变化,此时Vbe>0.7V,Q1导通,Q1快速将电荷从G极灌入,使G极电平快速上升,达到Q2快速关断的目的。

加速电路3

在这里插入图片描述
当PWM输入为高时:
三极管Q6导通,电流通过R14、R18、Q6到GND,V1接近约0.3V,V2为R14、R18的分压。V2通过D2、R17给电容充电,充电完成后电容上的压降约为R18上的电压减去D2压降。Q5的Vbe电压为D2上的电压,Q5截止。

当PWM输入为低时:
三极管Q6截止,由于MOS VGS上由于结电容的存在导致MOS无法快速关断,V1、V2电压相等,V1电压抬升,由于电容上的电压不能突变,D2截止,所以电容上电压通过R17、Q5、R18放电,Q5导通,电压为Q5导通电压,这样就实现了MOS的快速关断。

### PMOS管无法完全关断的原因和解决方法 #### 原因分析 1. **栅极驱动电压不足** PMOS管的导通与关断依赖于栅极电压(Vgs)。当栅极电压未能达到足够高的电平(相对于源极)时,PMOS管可能无法完全关断。例如,如果栅极电压未能接近电源电压(Vcc),可能导致Vgs的绝对值不足以完全闭器件[^1]。 2. **寄生电容影响** MOS管内部存在寄生电容,特别是在高频开应用中,这些电容可能无法迅速放电,导致栅极电压未能及时变化,从而影响PMOS管的完全关断。这种效应在高频率工作条件下尤为明显[^2]。 3. **驱动电路设计不当** 如果驱动电路的设计未能提供足够的电流能力,可能导致栅极充电或放电速度不足,从而影响PMOS管的开性能。例如,逻辑门直接驱动时,可能因输出电流能力不足而无法快速改变栅极电压[^2]。 4. **漏源极电压过高** 当PMOS管的漏源极电压(Vds)过高时,可能会导致器件的关断特性恶化。这种情况下,即使栅极电压正确,也可能因为漏极电流的残留效应而导致PMOS管无法完全关断。 5. **温度影响** 温度升高可能导致MOS管的阈值电压(Vt)下降,从而影响其关断特性。在高温条件下,PMOS管可能需要更高的栅极电压才能完全关断。 #### 解决方法 1. **优化栅极驱动电压** 确保栅极驱动电压能够达到足够高的电平,以满足PMOS管的关断要求。例如,可以使用电平转换电路或专用的栅极驱动IC来提供更高的驱动电压[^1]。 2. **降低寄生电容的影响** 在设计中采用低寄生电容的MOS管,或者通过优化PCB布局减少寄生电容的影响。此外,可以在栅极驱动电路中加入适当的电阻,以控制栅极充放电的速度,从而减少寄生电容的影响[^2]。 3. **改进驱动电路设计** 使用高驱动能力的栅极驱动电路,例如专用的MOSFET驱动器,以确保栅极能够快速充电和放电。这可以显著提高PMOS管的开速度,确保其能够完全关断[^2]。 4. **限制漏源极电压** 在设计中加入适当的保护电路,例如钳位电路或缓冲电路,以限制PMOS管的漏源极电压(Vds),防止其过高导致关断问题。 5. **考虑温度补偿措施** 在高温条件下,可以通过调整栅极驱动电压或使用温度补偿电路来确保PMOS管的阈值电压(Vt)变化不会影响其关断特性。 6. **检查电路设计与仿真** 通过电路仿真工具验证PMOS管的工作状态,确保在开过程中栅极电压能够正确变化,并且漏极电流能够迅速切断。例如,可以使用仿真工具分析栅极驱动波形,确保其上升沿和下降沿足够陡峭[^3]。 #### 示例代码:栅极驱动电路优化 以下是一个简单的栅极驱动电路优化示例,使用MOSFET驱动器IC来提高驱动能力: ```circuit // 电路描述:使用MOSFET驱动器IC优化PMOS管的栅极驱动 // PMOS管的源极连接到电源正极,漏极连接到负载 // 驱动器IC的输入端连接到控制器的PWM输出 // 驱动器IC的输出端连接到PMOS管的栅极 // 示例电路连接 // Vcc ---- PMOS Source // | // |---- Load ---- GND // | // PMOS Drain ---- Output of Driver IC // | // PMOS Gate ---- Output of Driver IC // | // Controller PWM ---- Input of Driver IC ``` #### 相问题 1. 如何选择适合的MOSFET驱动器IC以优化PMOS管的开性能? 2. 在高频开应用中,如何有效降低寄生电容对PMOS关断的影响? 3. 温度变化如何影响MOS管的阈值电压,以及如何通过电路设计进行补偿? 4. 如何通过电路仿真工具验证PMOS管的开特性? 5. 在PMOS管的漏源极电压过高时,有哪些保护电路可以限制Vds?
评论
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包

打赏作者

qlexcel

你的鼓励将是我创作的最大动力

¥1 ¥2 ¥4 ¥6 ¥10 ¥20
扫码支付:¥1
获取中
扫码支付

您的余额不足,请更换扫码支付或充值

打赏作者

实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值