大小功率MOS管的经验总结

MOS管相比于三极管，开关速度快，导通电压低，电压驱动简单，所以越来越受工程师的喜欢，然而，若不当设计，哪怕是小功率MOS管，也会导致芯片烧坏，原本想着更简单的，最后变得更加复杂。这几年来一直做高频电源设计，也涉及嵌入式开发，对大小功率MOS管，都有一定的理解，所以把心中理解的经验总结一番，形成理论模型。MOS管等效电路及应用电路如下图所示：

把MOS管的微观模型叠加起来，就如下图所示：

我们知道，MOS管的输入与输出是相位相反，恰好180度，也就是等效于一个反相器，也可以理解为一个反相工作的运放，如下图：

有了以上模型，就好办了，尤其从运放这张图中，可以一眼看出，这就是一个反相积分电路，当输入电阻较大时，开关速度比较缓慢，Cgd这颗积分电容影响不明显，但是当开关速度比较高，而且VDD供电电压比较高，比如310V下，通过Cgd的电流比较大，强的积分很容易引起振荡，这个振荡叫米勒振荡。所以Cgd也叫米勒电容，而在MOS管开关导通或者关断的那段时间，也就是积分那段时间，叫米勒平台，如下图圆圈中的那部分为米勒平台，右边的是振荡严重的米勒振荡：

因为MOS管的反馈引入了电容，当这个电容足够大，并且前段信号变化快，后端供电电压高，三者结合起来，就会引起积分过充振荡，这个等价于温控的PID中的I模型，要想解决解决这个米勒振荡，在频率和电压不变的情况下，一般可以提高MOS管的驱动电阻，减缓开关的边沿速度，其次比较有效的方式是增加Cgs电容。在条件允许的情况下，可以在Cds之间并上低内阻抗冲击的小电容，或者用RC电路来做吸收电路。下图给出我常用的三颗大功率MOS管的电容值：LCR电桥直接测量

从图上可以看出，Inifineon6代MOS管和APT7代MOS管性能远远不如碳化硅性能，它的各个指标都很小，当米勒振荡通过其他手段无法降低时，可以考虑更换更小的米勒电容MOS管，尤其需要重视Cgd要尽可能的小于Cgs。