MOSFET场效应管栅极驱动电流的计算

MOSFET驱动

MOSFET场效应管是电压驱动器件，输入有电容，因此为可靠驱动MOSFET，栅极需要施加较大的驱动电流。

功率MOSFET开关模型

该模型显示了影响开关性能的最重要的寄生器件。

栅极所需驱动电流计算公式

一个很重要的参数是计算栅极驱动电流必须的：Qg
Ig=Qg/t
或
Ig=Qg*F
这2个公式实质是一样的，时间和频率互为倒数，所以一个乘，另一个除，实际使用，根据需要，任选一个即可。
Ig：栅极驱动电流
Qg：总栅极电荷，向栅极施加电压（从零电压到指定电压）的电荷量
t：MOSFET场效应管开启-关闭的时间
F：MOSFET场效应管的开关频率

栅极峰值驱动电流会在瞬间使CISS充电或放电，然后在MOS开关开通时减小。
务必注意，即使在高温下，驱动强度也不会显著降低。
在高温下，功率 MOSFET 内部栅极电阻会增加，这会减慢开启和关闭速度。功率 MOSFET 的缓慢开启和关闭可能会导致开关损耗增加。因此，在比较两个栅极驱动器时，务必注意最大推荐工作温度下的驱动电流能力。

栅极驱动电流调整

在输出足以驱动MOSFET的情况下，可通过R栅极电阻来调节驱动电流
外部栅极电阻器，这个栅极电阻的值会极大地影响系统的性能。例如，如果系统使用 20Ω 外部栅极电阻器，则无论在 10V 偏置电压下使用 2A 还是 3A 栅极驱动器，系统性能都可能不会受到显著影响。还需要注意的是，即使由于驱动电流能力的差异较大而导致系统性能存在差异，也可以通过调整栅极电阻值来弥补这种差异。例如，可以将 3A 驱动器的10Ω 栅极电阻器更改为 2A 栅极驱动器的较低值电阻器或 4A 驱动器的较高值电阻器，以实现相同的功率器件上升和下降时间。

栅极驱动电压

N沟低压驱动的MOSFET根据需要，在栅极施加2-5V电压可驱动，具体需要查询规格书，以及你可以接受的RDS来确定。
N沟较大功率的MOSFET通常需要施加10-15V的驱动电压，VGS以够用为宜，超过阈值以后，VGS的增加RDS减小并不明显，提高VGS意味着需要更大的驱动功率（驱动电流相同情况下）。
对于一些 MOSFET，栅极驱动电压超过 8V 至 10V 并不会进一步减小 MOSFET 电阻（RDS-ON）。 10V 栅极驱动电压时功耗相比12V栅极电压减小了 16% （从 12V 减小至 10V），而得到的由栅极驱动的功耗减小了 28%。进一步可以看到由于栅极电压减小，也降低了交越传导损耗。

AO3400参数

30V N沟MOSFET
ID (at VGS=10V) 5.7A
RDS(ON) (at VGS=10V) < 26.5mΩ
RDS(ON) (at VGS = 4.5V) < 32mΩ
RDS(ON) (at VGS = 2.5V) < 48mΩ

AO3400A栅极驱动电流计算

根据规格书，查询到表格和图中在VGS=4.5V, VDS=15V, ID=5.7A时Qg典型值为6nC，需要注意Qg是根据VDS和负载电流变化的
设开关频率为100Khz，换算为0.1Mhz，这样计算结果为mA，则6nC*0.1Mhz=0.6mA，所以在频率不高的情况下，3400还是很容易驱动的，因为Qg很小。

AO3400A总栅极电荷Qg

AO3400栅极电荷特性

NCE7560K参数

这个MOSFET是国产的，参数优秀，RDS比AO3400还小。
N沟增强形MOSFET
VDS=75V；ID=60A@ VGS=10V；RDS(ON)<8.5mΩ @ VGS=10V

NCE7560K参数表

NCE7560K栅极驱动电流计算

根据规格书，查询到表格和图中在VGS=10V, VDS=130V, ID=30A时Qg典型值为100nC，需要注意Qg是根据Vds和负载电流变化的
设开关频率为100Khz，换算为0.1Mhz，这样计算结果为mA，则100nC*0.1Mhz=10mA，该管Qg较小，驱动频率不高，所以驱动电流不大。
通过这2个例子，可以看出，栅极所需驱动电流计算还是简单的。

NCE7560K总栅极电荷

总栅极电荷典型值为100nC

NCE7560K栅极电荷特性