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深度解析MOS管的GS波形

台懋TMC-MOS 2025-12-17 4568

深度解析MOS管的GS波形

MOS管的GS波形是指在MOS管的栅极(G)和源极(S)之间的电压随时间变化的波形,通过栅源极之间的电压来控制电路中MOS管的开关状态,对MOS管在不同工作状态下的特性以及设计电路的性能有很大影响。

一、GS波形的作用

GS波形在MOS管工作过程中控制MOS管的导通和截止。当GS波形的幅度大于MOS管阈值电压时,MOS管会导通;当GS波形的幅度小于MOS管阈值电压时,MOS管会截止。

二、GS波形的影响

  1. 开关速度:GS波形的上升和下降时间过长,会导致MOS管的开关速度变慢,影响工作效率。

  2. 器件异常或损坏:若GS波形的幅度过大或者过小,同样会导致MOS管的异常或损坏。


三、GS波形在不同工作状态下的表现

  1. 开关状态:当栅极电压高于源极电压时,MOS管导通,电流流过,GS波形为高电平。

  2. 导通状态:MOS管导通时,电流流过,GS波形应该是一个稳定的直流电压,这里的电压大小取决于栅极电压和源极电压之间的差值。

  3. 截止状态:当栅极电压低于源极电压时,MOS管截止,没有电流流过,GS波形为低电平。

四、GS波形振荡现象及消除方法

  1. 振荡现象:在测试功率MOS管的GS端波形时,采用高压差分探头或普通无源探头,出来波形在开通米勒和关断米勒平台处可能会出现震荡。这个振荡是由R1(驱动电阻)、L1(PCB上走线的寄生电感)和C1(MOS管GS的寄生电容)三个元器件的串联振荡引起的。对于一个RLC串联谐振电路,其中L1和C1不消耗功率,电阻R1起到阻尼作用。当R1小于2倍的(L1/C1)的平方根时,电路处于欠阻尼状态,一定会发生振荡。

  2. 消除方法

    • 增大电阻R1:使R1大于或等于2倍的(L1/C1)的平方根,来消除振荡。但增大R1会降低电源效率,一般选择接近临界的阻值。

    • 减小PCB走线寄生电感:在布局布线中要注意走线的长度,整个驱动回路的长度越短越好。

    • 增大C1:C1的增大会使开通时间大大加长,一般不采用这种方法。


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