MOSFET栅极驱动电路的振荡问题解析

(资料图片仅供参考)

上一篇文章我们介绍过，为了使MOS管完全导通，需要尽量提高栅极的驱动电流。那是不是栅极驱动电流越大越好呢，即驱动电路的内阻越小越好？

在PCBlayout过程中，走线一定会引入寄生电感和极小的等效串联电阻，加之MOS管栅极的寄生电容。因此对MOS管栅极的驱动，其实就可以等效成对RLC串联电路的驱动。如下图所示：

输入5V/1MHz的方波信号Vin，测量到栅极电压Vgs出现很严重的振铃。这种振荡带来的危害可能是致命的，因为此时MOSFET不再只有彻底导通或者彻底关断两种状态，而会反复进入高阻导通状态。从而使MOSFET发热严重，并进而烧毁MOSFET。

那为什么会出现上述的振荡现象呢？学过二阶电路的动态响应的动作应该就能理解，在RLC串联电路中，当R<√(L/C)时，成为欠阻尼状态，振荡一定会发生。 那有了理论武器的指导，解决方法就很简单了，使得R>=√(L/C)时，即过阻尼状态（临界阻尼实际应用中基本不会出现），振荡就会消失。 如下图，在驱动电路中增加一个串联电阻（为了方便，直接将等效的寄生10mohm电阻改成10ohm），再观察MOSFET栅极电压波形振荡现象消失。

至此，我们对MOSFET栅极驱动电路的振荡问题应该有了比较直观的理解。在实际解决这个问题的时候，我们需要优先考虑减小pcb引线电感，即增加走线宽度或减小走线长度。在电感无法减小的时候，才会采用增加一颗外部小电阻的方案（增加电阻会削弱驱动电流，具体影响可以参考上一篇文章）。

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审核编辑：汤梓红