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什么是Qg,MOS管Qg的概念解析-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2020-11-11 

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什么是Qg,MOS管Qg的概念解析-KIA MOS管


MOS管Qg的概念解析

MOS管Qg概念


MOS管Qg概念


Qg(柵極電荷):柵極電荷Qg是使柵極電壓從0升到10V所需的柵極電荷,是指MOS開關完全打開,Gate極所需要的電荷量。


雖然MOS的輸入電容,輸出電容,在反饋電容是一項非常重要的參數,但是這些參數都是一些靜態參數。


靜態時,Cgd通常比Cgs小,實際在MOS應用中,當個Gate加上驅動電壓后,于Mill效應有關聯的Cgd會隨著Drain極電壓變化而呈現非線性變化,而且其電容值會比Cgs大20倍以上雖然Cgs也會隨著Grain-Source電壓變化,但是其數值變化不大,通常會增大10%-15%左右。所以很難用輸入,輸出電容來衡量MOS的驅動特性。


1.測試電路和波形

通常用Qg(柵極電荷)來衡量MOS的驅動特性


MOS管Qg概念


MOS管Qg概念


如上圖1.3(1)在t0-t1時刻,Vgs開始慢慢的上升直到Vgs(th),DS之間電流才開始慢慢上升,同時Cgs開始充電,在此期間Cgd和Cgs相比可以忽略;


(2)t1-t2時刻,Cgs一直在充電,在t2時刻,Cgs充電完成,同時Id達到所需要的數值,但是Vds并沒有降低;


(3)t2-t3時刻,VDS開始下降,Cgs充電完成,而且Vgs始終保持恒定,此時主要對Cgd充電,此段時間內,Cgd的電容值變大,在t3時刻Cgd充電完成,通常這個時間要比t1-t2長很多;


(4)在t3-t4時刻,t3時刻Cgd和ICgsE已經充電完成,VGS電壓開始上.升直到驅動IC的最高直流電壓。


所以圖1.3中所標識的(Qgd+Qgs)是MOS開關完全打開所需要的最小電荷量。實際計算Qg的數值為t0-t4時刻所需要的總電荷。


根據Qg可以很容易計算出MOS管在一定的驅動電流下完全打開需要的時間,Q=CV,I=C/T,所以Q=IxT。


2. Qg和ID和VDS等的關系

(1)Qg會隨著VDD的增加而增大;


(2)Qg會隨著ID的增加而增大,因為ID對應的Vgs(th)也增加,響應增加了Qg;但是增加的電荷量并不明顯


(3)Ciss大的MOS并不表示其Qg就大,跨導是要考慮的一個因


MOS管Qg概念-Qg測試

1.測試電路


MOS管Qg概念


用信號發生器產生60KHz方波,輸入到L6386的LIN(PIN1)在LVG(PIN9)和PGND(PIN8)兩端產生相應的驅動方波來驅動MOS,MOS的VDS沒有接電源。其中R2=24Ω。


當R1=56Ω,測試結果如下:


MOS管Qg概念


采用了PCB上的下橋MOS管的電路連接,圖2.1中Isense還接有一0.1Ω的取樣電阻到PCB的地。


黃-信號發生器到SGND的波形,即LIN處的電壓波形;

紅-LVG到SGND的波形;

藍-LVG和PGND之間的電壓波形;(差分探棒測試)

綠-MOS的Gate和PGND之間的電壓波形;(差分探棒測試)


(1) 紅和藍之間的延時主要是因為探棒的類型不一樣所導致,藍、綠之間就沒有延時;


(2)在Rg= 80Ω(R1+R2) 時,MOS完全打開的延時為160nS。


估算Qg_min:Qg_min=VCCxtd/(R1+R2)=15x160/80=30nC,和Datasheet中的87nC相差很大。


同時測試R1=180Ω時,td=379nS,估算Qg_min=15/204x379=27.8nC,和80Ω的計算結果基本一致。


MOS管Qg概念


取下橋的驅動電阻為56Ω,然后考慮到VDD和ID的影響,將td時間為1.5的系數。





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