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PCB Layout時,MOS管柵極串聯電阻放哪兒?

jf_60870435 ? 來源:jf_60870435 ? 作者:jf_60870435 ? 2023-09-26 16:51 ? 次閱讀

前一段時間有個兄弟問了個問題,把我問住了,問題是這個:

wKgaomUSm4qADpqiAAFyU_NurAM769.png

如上圖,串聯的電阻R1到底是放在靠近IC端,還是靠近MOS端?(注意,圖中的L1是走線寄生電感,并不是這里放了個電感器件) 我們具體溝通的情況是這樣的:

wKgZomUSm4uACI7MAAV-6jW1EG0749.png

這位兄弟說大部分工程師和IC原廠都是這么做的,但是沒有說為什么,我當時也不清楚。但是這個問題確實是個好問題,現實中的確存在。 任何一個問題都是提升技術的機會,所以,我記了下來,然后花時間看了看。 在這之前,為了讓所有兄弟都能跟上節奏,那必須先得搞清楚這個串聯的電阻是干什么用的。 簡單說,這個串聯的電阻就是抑制振蕩用的,具體怎么回事,我以前專門寫過文章,不知道的可以去瞅瞅——“LC串聯諧振的意義-MOS管柵極電阻” 真實情況如何 首先,這位兄弟說大部分都是放靠近MOS端。關于這一點,我先去求證了下,看實際情況是否真是如此? 一般這種驅動MOS的電路,開關電源電機驅動居多,因此,我就去找了這兩類IC的廠商,去看看它們的demo板是怎么Layout的。 1、 TI無刷電機驅動芯片DRV8300的demo板 Demo板硬件設計可以直接在Ti官網下載,如下圖,可以看到,串聯電阻是放置在MOS管端的。

wKgaomUSm4uAFV-aAAnpyEGDOa8038.png

2、 Ti的POE方案TPS23753A的Demo板 原理圖如下:

wKgZomUSm4uAdQD4AAFqLlxeels584.png

PCB如下圖,串聯電阻也是放置在靠近MOS管端。

wKgaomUSm4yAb0OFAANWQf03-YA253.png

3、 MPS的無刷電機驅動芯片MP6535。 如下圖,6個MOS的柵極串聯電阻R18,R19,R20,R21,R22,R23放置在中間。 從走線長度看,Q1,Q2,Q3串聯的電阻離MOS較近,離驅動IC較遠。Q4,Q5,Q6串聯的電阻在MOS和驅動IC中間。

wKgZomUSm42Ab15nAANcNyINUg8449.png

就上面3個例子來說,兄弟說的“大部分情況柵極串聯電阻靠近MOS管放置”確實是屬實的。 那我聊天記錄里面說的“放源端比較好,就像高速信號的阻抗匹配放源端”,這一點又是考慮了什么呢? 是否需要考慮阻抗匹配 考慮到阻抗匹配,那就是將信號看作是高速信號,那么到底柵極驅動信號是不是高速信號呢? 一般來說,高速信號的認定規則是這樣的:信號的上升沿小于6倍的傳輸延時。那我們大致算一下就知道是不是高速信號了。 PCB上信號傳輸速度為6inch/ns,也就是0.1524m/ns 以DRV8300為例子,可以從手冊中看到柵極驅動信號波形,如下圖的GHA就是:

wKgaomUSm42AA2O9AAMvJvtD85M508.png

上升沿大概是400ns,如果要將其看成是高速信號,那么需要滿足公式: 400ns<6*L/(0.1524m) 算得L>10.16m 顯然,我們的柵極走線遠小于10m,所以柵極走線不用看成是高速信號線,也就說不用考慮阻抗匹配的問題,用集總參數模型分析即可。 一般情況下,我們的柵極走線長度不會超過10cm。那么當走線是10cm時,如果要將其看成是高速信號,那么對應的Tr<3.9ns。 我印象中,MOS管驅動電路,上升時間都不會這么小,所以,都是不用將其考慮成高速信號的了,也就是說從這個維度考慮,這個電阻不必放置到靠近源端IC。 放置到靠近MOS端有什么好處 既然不必放到靠近IC,那么放到靠近MOS有什么好處呢?

wKgZomUSm46AWcboAAD-tYeGRHk647.png

其實從上面兩個模型看來, 對于MOS柵極來說,它們收到的信號沒有任何的差別。 為什么這么說呢?因為電感和電阻始終是串聯的,如果把它們看成一個整體,阻抗就是R+jwL,對于整個電路來說完全是相同的,等效為下面這個:

wKgaomUSm46AVkJgAADX8lTHS_A490.png

所以,我不覺得串聯電阻靠近MOS放置有什么特別的作用。 小結 以上就是,我目前對于MOS管柵極串聯電阻放在哪兒的看法。 我覺得放在哪里無所謂,靠近MOS,靠近驅動IC都行,放中間也行,重要的總的走線長度要短(這一點在很多手冊中都有提到,主要為了降低走線寄生電感)。 當然了,極有可能有其它我還沒考慮到的因素,所以我覺得放哪兒都行是不對的。 歡迎兄弟們在我的交流群探討這個問題,集眾人之力,將這個問題搞清楚。

【以上信息由艾博檢測整理發布,如有出入請及時指正,如有引用請注明出處,歡迎一起討論,我們一直在關注其發展!專注:CCC/SRRC/CTA/運營商入庫】

審核編輯 黃宇

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