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MOS管防護電路解析實測

張飛實戰(zhàn)電子官方 ? 2025-02-27 19:35 ? 次閱讀

目錄

1)防止柵極 di/dt過高:

2)防止柵源極間過電壓:

3)防護漏源極之間過電壓 :

4)電流采樣保護電路


功率MOS管自身擁有眾多優(yōu)點,但是MOS管具有較脆弱的承受短時過載能力,特別是在高頻的應(yīng)用場合,所以在應(yīng)用功率MOS管對必須為其設(shè)計合理的保護電路來提高器件的可靠性。

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功率MOS管保護電路主要有以下幾個方面:

1)防止柵極 di/dt過高:

由于采用驅(qū)動芯片,其輸出阻抗較低,直接驅(qū)動功率管會引起驅(qū)動的功率管快速的開通和關(guān)斷,有可能造成功率管漏源極間的電壓震蕩,或者有可能造成功率管遭受過高的di/dt而引起誤導(dǎo)通。為避免上述現(xiàn)象的發(fā)生,通常在MOS驅(qū)動器的輸出與MOS管的柵極之間串聯(lián)一個電阻(R509),電阻的大小一般選取幾十歐姆。該電阻可以減緩Rds從無窮大到Rds(on)(一般0.1歐姆或者更低)。若不加R509電阻,高壓情況下便會因為mos管開關(guān)速率過快而導(dǎo)致周圍元器件被擊穿。但R509電阻過大則會導(dǎo)致MOS管的開關(guān)速率變慢,Rds從無窮大到Rds(on)的需要經(jīng)過一段時間,高壓下Rds會消耗大量的功率,而導(dǎo)致mos管發(fā)熱異常。該電阻上并聯(lián)的二極管(D507)是在脈沖下降沿時起到對柵極放電的作用,使場效應(yīng)管能快速截止,減少功耗。

2)防止柵源極間過電壓:

由于柵極與源極的阻抗很高,漏極與源極間的電壓突變會通過極間電容耦合到柵極而產(chǎn)生相當(dāng)高的柵源尖峰電壓,此電壓會使很薄的柵源氧化層擊穿,同時柵極很容易積累電荷也會使柵源氧化層擊穿,所以要在MOS管柵極并聯(lián)穩(wěn)壓管(圖中D903)以限制柵極電壓在穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值以下,保護MOS管不被擊穿,MOS管柵極并聯(lián)電阻(圖中R516)是為了釋放柵極電荷,不讓電荷積累,實測單獨焊接該下拉電阻(R516)還是不足以快速釋放g極電荷,會導(dǎo)致mos管誤觸發(fā),可靠的放電電路還是需要依賴mos管g極->D507->驅(qū)動芯片地回路來進行可靠的放電。

3)防護漏源極之間過電壓 :

雖然漏源擊穿電壓VDS一般都很大,但如果漏源極不加保護電路,同樣有可能因為器件開關(guān)瞬間電流的突變而產(chǎn)生漏極尖峰電壓,進而損壞MOS管,功率管開關(guān)速度越快,產(chǎn)生的過電壓也就越高。為了防止器件損壞,通常采用齊納二極管鉗位(圖中D901)和RC緩沖電路(圖中C916,R926)等保護措施,實測加上穩(wěn)壓管(D901)的效果要比加上RC電路的效果要好,推薦先用穩(wěn)壓管測試,但是此處絕對不能加tvs,加tvs會導(dǎo)致源極電壓抬高,gs損壞

當(dāng)電流過大或者發(fā)生短路時,功率MOS管漏極與源極之間的電流會迅速增加并超過額定值,必須在過流極限值所規(guī)定的時間內(nèi)關(guān)斷功率MOS管,否則器件將被燒壞,因此在主回路增加電流采樣保護電路,當(dāng)電流到達一定值,通過保護電路關(guān)閉驅(qū)動電路來保護MOS管。

4)電流采樣保護電路

將經(jīng)過mos管的電流通過采樣電阻采樣出來,然后將信號放大,將放大獲得的信號和mcu給出的驅(qū)動信號經(jīng)過或門控制驅(qū)動芯片的使能,在驅(qū)動電流過大時禁止驅(qū)動芯片輸出,從而保護mos管回路。

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