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簡介：

來源：

MOS管快關的原理

先簡單介紹下快關的原理：

同電阻時為什么關斷時間會更長

小結

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簡介：

本章主要介紹MOS快速關斷的原理和原因。

來源：

有人會問，會什么要求快速關斷，而不要求快速開啟呢

MOS管快關的原理

先簡單介紹下快關的原理：

我們知道，MOS管開通和關斷的過程，就是MOS管柵極電容充電和放電的過程，所以呢，柵極串聯的電阻越大，那么充放電速度越慢，開通和關斷越慢。當沒有二極管D和電阻Rs_off時，開通時充電和關斷時放電的串聯電阻都是Rs_on，二者是一樣的。

那為什么加上二極管D和電阻Rs_off（有時Rs_off=0Ω，即沒有這個電阻）就可以實現快關呢？

當要開通MOS時，驅動器輸出驅動電壓Vg_drive，此后一直到MOS管完全開通，Vg_drive都大于MOS的柵極電壓，因此二極管不導通，所以，相當于Vg_drvie通過電阻Rs_on給柵極進行充電。我們也可以看出，加不加這個Rs_off和二極管D，對于MOS管的開通速度是沒有影響的。

當要關斷MOS時，Vg_drive接GND，柵極電壓大于Vg_drive，因此二極管導通，相當于柵極通過Rs_off并聯Rs_on進行放電（嚴格來說，這里面還有一個二極管的導通壓降，并不是很嚴謹）。我們知道，2個電阻并聯之后，電阻要小于并聯之前的2個電阻的任何一個。因此，放電時的等效串聯電阻為Rs_off//Rs_on，要小于開通時的串聯電阻Rs_on，而電阻越小，充放電速度越快，因此我們說，加上這個Rs_off和二極管D可以加速關斷。

回到我們最開始的問題，為什么我們要專門增加二極管讓關斷更快一點呢？

這是因為如果電阻一樣的話，關斷本身耗時就會長一點，那為什么關斷時間會更長？明明充放電的電阻阻值一樣？

同電阻時為什么關斷時間會更長

MOS管開通的損耗發生的區域主要在t2和t3時間段，關斷損耗主要發生在t6和t7階段，如下圖所示：

t2與t7階段的差異

我們知道開通的t2階段和關斷的t7階段互為逆過程：

t2階段：柵極從門限電壓Vgs(th)充電到米勒平臺電壓Vgp的時間

t7階段：柵極從米勒平臺電壓Vgp放電到門限電壓Vgs(th)的時間

既然互為逆過程，那這個兩個時間不應該一樣？直覺好像是這樣的，但實際是不同的，因為充電和放電的曲線是不一樣的。

MOS管開通和關斷的電路模型對比如下圖。

我們畫出RC電路的充放電曲線如下圖：

可以看到，充電時，電壓開始上升很快，后面越來越慢，而放電時，也是開始很快，后面很慢。

而一般MOS的Vgs_th也就2V左右，Vgp也就比Vgs_th高1~2V左右，比如以TI的NMOS為例：Vgs(th)=1.3V，Vgp=2.5V

很多功率驅動電路，驅動器輸出電壓常大于10V，比Vgs_th和Vgp大比較多。

開通過程中對柵極進行充電，Vgs_th和Vgp相對于充電初始電壓0V比較近，因此處于充電曲線的前期階段，充電會比較快，耗時會比較短。

而關斷過程中對柵極放電，Vgs_th和Vgp相對于放電初始電壓Vg_drvie比較遠，因此處于充電曲線的較后期階段，放電比較慢，耗時會比較長。

綜上，t2<t7，這一特點我們從曲線上也可以很直觀的看出來。

說完了為什么t2<t7，我們再來看下t3和t6的情況

t3為什么也比t6時間要短？

類似于t2和t7，開通的t3階段和關斷的t6階段互為逆過程：

t3階段：開通過程中米勒平臺電壓Vgp持續的時間

t6階段：關斷過程中米勒平臺電壓Vgp持續的時間

首先，我們要知道，米勒平臺充電或者放電對應的電荷量都是一樣多的，都是米勒平臺電荷量Qgd

其次，不論是開通，還是關斷過程中，其米勒平臺電壓持續時間內，柵極電壓都維持米勒平臺電壓Vgp不變。

充電時，充電電流為Ig(充)=（Vg_drive-Vgp）/R

放電時，柵極電流為Ig(放)=??Vgp/R

前面說到，Vg_drive很多時候大于10V，Vgp才2~3V，因此易得，Ig(充)>Ig(放)，而充電和放電的電荷量都為Qgd，因此充電時間<放電時間，即t3<t6

現在我們知道了，t2<t7，t3<t6

因此總的開通時間t2+t3 <?總的關斷時間t7+t6。

其實，我們從第一期舉的例子也可以看出來，在不加二極管的情況下，關斷時間是要比開通時間要長不少的，具體如下圖所示：

由上圖可知：

t2=18ns，比t7= 88.6ns要小很多

t3=29.8ns，比t6=104.5ns也要小很多

小結

盡管從上一期的內容，我們可以直接得到開通時間和關斷時間，但是我還是又定性的又分析了一遍，因為公式總是冰冷的，本期文章能夠更通俗易懂的說明為什么關斷時間更長：

門限電壓Vgs_th和米勒平臺電壓Vgp一般只有1~3V，比柵極驅動電壓小比較多，這造成充電快，放電慢，因此開通快，關斷慢。