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原创 我快被栅极驱动器气疯了

2015-3-25 13:41 3166 0 6 分类: 消费电子

To:F red A. Engleberry博士  

我正前往红杉林精神病院,打算自愿入住,那里方圆数里没有任何电子设备。没有电脑。没有收音机。没有平板电脑、手机或电子手镯来监控我的心率,记录我的行走里程。我是怎么走到这一步的?

元凶就是MOSFET栅极驱动。我希望FET启动后不会卡嗒作响、震荡跳动不止,弄得鸡飞狗跳。

这些问题搞得我头疼。我是否应该用串联栅极电阻来过阻尼驱动器? 我是否应该用电容绕过栅极接地? 我是否应该使用铁氧体磁珠? 还是用现代AMO设备来衰减并耗散RF能量?

From: San Mateo的Sam


下面是F red A. Engleberry博士给Sam的回信:



你好,Sam。

 

得知你的烦恼,我深表同情。你是否正在服药? 老实说,我的许多同行都对栅极驱动头疼不已,这是当下最棘手的难题之一,尤其是在MOSFET器件不断发展的今天。这关系到设计目标的相互矛盾。

每年,客户都要求我们降低成本。这是一个崇高的目标,我们深知客户必须在严酷市场中生存。可怎样降低成本呢? 我们只能减少材料并提高品质因数(一般是导通电阻和栅极电荷的乘积),以便用更少的材料完成同样的任务。这意味着单位面积的导通电阻逐年下降,这有助于减少传导损耗。我们还通过降低栅极电荷要求来减少开关损耗。缺点是零件速度超快,难以控制。

速度如何衡量呢? 如果三个区间内的每个寄生电抗被激发并共振,则速度过快。在这种情况下,由设计工程师负责减缓FET的速度并抑制栅极振荡。从FET的角度看,我们应避免以下因素。避免具有足够大峰值幅度的振荡破坏栅极氧化物,即使是极短的时间也不行。避免调节导通沟道,栅极应完全增强或耗尽,并且过渡间隔越短越好。

调节栅极驱动器的主要工具是栅极电阻。它可以减缓栅极电容的充电/放电,增加导通和关断延时,并调制最终波形的dv/dt斜率。我们经常看到不对称的栅极驱动器,通过二极管来导向,关断周期使用较大值电阻以帮助体二极管平稳恢复。

栅极上常常看到铁氧体磁珠,通常直接越过晶体管的栅极引脚。铁氧体磁珠不导电,而是充当RF耗散体,帮助消除栅极上不应存在的高频振荡。

在栅极和源极两端设置电容是习惯做法。但我不建议此方法,因为可能造成无功电流在外部和内部电容之间循环,反而增加了振荡问题。如要确保耦合至栅极的信号不会导通FET,可安装一个小电容,但需要谨慎操作。最好还是通过改进电路布局来解决问题。

非晶电抗与FET开关串联使用有助于消除振荡,但不能在栅极上使用。这些设备导电性比铁氧体磁珠更强,栅极上的电抗应降至最低,以最大限度地减少循环电流和谐振振荡。

只要稍加用心,您完全可以掌握高功率电路,虽然这一过程并非一蹴而就。祝您早日康复,Sam。既然注定无法摆脱繁重的劳动,那就点一支Cohiba Esplendido雪茄,倒上一杯马爹利白兰地,喝完好好睡一觉。

 

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文章评论 6条评论)

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william.tell_522917087 2015-4-9 09:32

能不能把英文原文也贴出来。 有些地方的翻译有点怪怪的

visitor_251768931 2015-4-4 07:29

上述方法对防止FET启动后不会卡嗒作响、震荡跳动可能有效,但同时会降低开关时间。在对MOSFET开断时间有严格要求的情况下,也许会顾此失彼。定性的考虑未必能兼顾之,建议不妨先用软件做个仿真。

2005jiangxu_694877046 2015-3-28 15:11

有意思,幽默风趣,但解决问题。

mgshen_644096125 2015-3-27 08:57

在RF射频链路中的漏极调制电路中,也会碰到类似的问题。 文章对我很有启发

jacky631102_473256898 2015-3-26 08:46

Good

312819595_633478710 2015-3-26 08:09

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