mosfet的驱动设计-栅极电阻

        栅极电阻在MOSFET驱动电路中具有关键作用，其阻值直接影响器件开关速度、功率损耗及电磁干扰水平。本文将从物理原理出发，推导典型栅极电阻计算公式，并详细说明各参数选取依据。

        本人查阅了很多资料，不同的资料介绍的计算方法也不尽相同。在此我尽量将栅极电阻计算的不同考虑点全部写出。

        本文从栅极损耗、二阶振荡、自导通、电流限流、开关时间、RC滤波几个方面来计算栅极电阻的选取。在实际应用中以上所提几个考虑点是交叉的，需要综合考量。本篇文章针对某一点单独进行解释。

1栅极损耗

栅极损耗在上一篇文章里讲过        

其中，VDRV是栅极驱动波形的幅度，fDRV是栅极驱动频率，通常等于开关频率。

驱动中产生的能量绝大部分都消耗在电阻上。在设计栅极电阻的时候需要考虑贴片电阻的封装型号。大尺寸封装的电路一般情况下功率也会大一些。

当然以上是按平均功率计算的，驱动过程中的峰值电流会很大，峰值功率自然也会变大。虽然贴片电阻短时间内可以扛得住大电流，但是条件允许的话要考虑峰值电流，下面讲的电流限流与本节所讲是相辅相成的。写这节的目的是指明电阻功率。

2电流限流

电流限流主要考虑的是栅极驱动器的电流输出能力，当VGS从0V变为VG时导通。在该瞬态开关周期期间流动的栅极电流计算为：

        如果栅极电阻过小，在启动时的值电流会很大，有可能会击穿栅极驱动器。一般栅极驱动器的驱动电流在数据手册中为IDRIVE。某些IDRIVE是调节的，如下图所示，电阻阻值最好不要超过设置的峰值电流。

3二阶振荡

在查阅的所有资料中几乎都有这一点，由于PCB走线、MOSFET内部的寄生电感等因素的影响，会产生振铃效应。如下图所示，这显然不是我们想要的效果。

        考虑寄生电阻因素的栅极驱动回路下图所示，显然这一个RLC串联电路，如果把该电路的传递函数写出来（下周会补上的），就会发现是该电路是一个二阶系统，这就是本节的标题的来源。

        在栅极驱动器工作的时候发出PWM波，相当于给系统一个阶跃激励，通过调节电阻减小系统的震荡。

 

        理论上需要将系统的阻尼比 ζ调整至0.707。这里直接给出计算公式，后期会专门写一篇理论计算的文章。 

 

数据手册会给出CISS的值。由于寄生电感不光是MOSFET的引起的，所以这个值无法得知。但是我们可以根据震荡频率计算出LS。

         知道了寄生电感计算栅极电阻就容易了。根据公式计算出的栅极电阻在实际应用中任然可能出现振铃，这时候就需要对电阻进行微调。

后面的以后再写.

Zzz