除此之外,高 dv/dt 还存在另一项核心隐患:若 dv/dt 数值过大,漏源电压的快速突变会通过栅 - 漏电容 Cgd 耦合到栅极电压 Vgs,造成栅极电压瞬时抬升,进而导致 MOSFET 在关断状态下出现误导通。
接下来将针对该问题的产生原因与解决方法展开讲解。

二、MOS 误导通的成因
我们以 DCDC 电路作为分析案例,以同步整流开关电源为例,这类拓扑结构通常采用一对 MOSFET 分别作为上桥臂与下桥臂开关管,通过交替导通、关断来实现稳压输出。在 MOSFET 高频开关的过程中,当器件由导通状态切换至关断状态时,其漏极与源极两端会产生快速抬升的 Vds 电压。开关频率越高,对应的漏源极电压时间变化率 dv/dt 也就越大。
根据 MOSFET 内部栅漏电容 Cgd 与栅源电容 Cgs 的容值配比,会在栅源极(G-S)之间形成分压效应;或是经由 Cds 电容流向栅极电阻 R 的电流,在栅极电阻两端产生压降。一旦该分压值超过栅极开启阈值电压,便会触发 MOSFET 出现误导通。

为方便理解,我们逐一解析 MOS 管产生误导通的两类模型:模型 1:忽略外接栅极电阻该模型可等效为 MOS 管栅极处于悬空状态此时 Cgd 与 Cgs 两组寄生电容串联在 Vds 两端:由此耦合生成的栅源电压 Vgs=Vds×Cgd/(Cgd+Cgs)仅当 Vds×Cgd/(Cgd+Cgs) < Vgth 时,MOS 管才可避免出现误导通Vgth:MOS 管的导通阈值电压。

模型 2:引入外部栅极电阻
该模型可等效为MOS管栅极与驱动电路相连,且驱动电路输出低电平(此处假定驱动输出低电平时导通阻抗为0)。
此时栅漏电容 Cgd 与栅极电阻 Rg,i 串联后跨接于漏源电压 Vds 两端:流过 Cgd 的电流可表示为 Igd=Cgd・dv/dt栅极耦合电压 Vgs=Igd・Rg,i=Rg,i・Cgd・dv/dt
仅当 Rg,i・Cgd・dv/dt < Vgth 时,MOS 管方能避免出现误导通。Vgth:MOS 管导通阈值电压。

三、MOS 误导通问题的解决对策
依据模型 1:耦合电压 Vgs=Vds×Cgd/(Cgd+Cgs)可在 MOS 管栅源极两端并联电容,以此增大 Cgs 等效容值,间接降低耦合电压 Vgs,从而解决 MOS 管误导通问题。
依据模型 2:耦合电压 Vgs=Rg,i×Cgd×dv/dt可通过抑制 dv/dt 来解决该问题。具体方式为:在 MOS 管栅极回路串联电阻 Rg,降低 MOSFET 的开关速度,进而实现对 dv/dt 的有效抑制。
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