MOS管栅极驱动电路设计注意事项

MOS管开关电路在DC-DC电源、开关控制、电平转换等电路中都有普遍的应用，今天就和大家一起学习一下MOS管栅极驱动的设计注意事项。

模电课本上定义MOS管为一种压控流型器件，理想状态下，当MOS管处于开关状态时，开关波形应该和控制信号电压波形一样标准才对，可实际情况并不总如人意。

如下图所示，输入信号为1MHz，幅度5V的方波信号，通过200ohm电阻R1连接到NMOS的栅极。从波形中可以发现，Ud电压最小值还在5V左右就又开始上升，即开关并未完全导通。

了解过“密勒平台”的同学应该都知道，MOS管GS和GD之间分别有一个等效电容，电容两端电压不能突变，因此当栅极加上一个开关信号时，本质上就是对这些电容进行充放电，来使Vgs电压达到导通和关闭的门限。

当栅极串联较大的电阻后，栅极上的充放电电流就比较小，对电容的充电速度较慢，因此就会出现上述MOS管还未完全导通，下一个关闭MOS管的信号又到达的情况。

这时，我们将串联电阻R1缩小为20ohm，可以看到Vd电压信号基本保持方波，且可以完全导通了。但是可以观察到Ud关断时，有较长的“爬坡”，这表明，即使栅极驱动电流增大了，但是MOS管本身的开关频率也是有上限的。

在上述基础上，我们再将栅极驱动信号的频率降低到100kHz，这时我们观察到Ud和Ugs基本都是一个比较标准的方波信号（通过Ugs信号能观察到“密勒平台”），一般我们认为这样的驱动才是合格的。

针对前两种不完全导通和边沿爬坡较缓的现象，会产生哪些问题？

从功耗的计算公式P=U*I来看，当MOS管完全导通时，我们可以近似认为MOS管的损耗为0，即MOS的损耗仅存在于开关过程，即电压、电流都不为0的时候。当MOS不完全导通或者边沿较缓时，MOS管本身的损耗就会加大，会加重MOS管的发热，严重的会导致MOS管烧毁。

审核编辑：汤梓红