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

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