【经验】MOS管驱动电阻器及栅极尖峰电压的防护策略

时间： 2021-08-12 来源：合科泰半导体

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与常规双极晶体管不同，MOS管是电压控制型器件，一般用于小电压控制大电流的情况，包括开关电源、马达控制、继电器控制、LED照明等。应用中，MOS管相当于一个开关，漏极和源极之间还有一个寄生二极管，也称作体二极管。所以，MOS管的驱动比较复杂。

MOS管的损耗

MOS管的导通相当于开关闭合。不管是NMOS还是PMOS，导通后都有导通电阻存在，电流通过时就会消耗一定的能量——导通损耗。在器件选型时，我们都会选择导通电阻小的MOS管。目前，小功率MOS管导通电阻一般在几十毫欧左右，有的只有几毫欧。

图 1 MOS管及导通电阻与VGS和温度的关系

就开关速度而言，MOS的导通和截止一定不是瞬间完成的。MOS两端的电压有一个下降的过程，流过的电流有一个上升的过程，在这段时间内，MOS管的损耗是电压和电流的乘积，叫做开关损耗。

通常，开关损耗比导通损耗大得多，而且开关频率越快，损耗也越大。因为，导通瞬间电压和电流的乘积很大，造成的损耗也就很大。

应用中，可以通过缩短开关时间、降低开关频率两种方法来减小开关损耗。其中，缩短开关时间可以减小每次导通时的损失，降低开关频率可以减小单位时间内的开关次数

选择最佳的栅极电压VGS

由于MOS管的GS、GD之间存在寄生电容，驱动MOS管实际上就是对这些电容进行充放电。同时，MOS管栅极电阻器也很重要。应选择适当的电阻值，因为它会影响开关速度，进而影响MOS管的开关损耗。

VGS对于MOS管栅极驱动非常重要。MOS管在线性区（即电压低于夹断电压）中运行时，其导通电阻较低。因此对于开关应用，可以在低VDS区中使用MOS管来降低导通电阻。

当MOS管的栅极电压VGS超过其阈值电压Vth时，MOS管开通。因此，VGS必须明显高于Vth。而且，VGS越高，RDS(ON)值就越低；温度越高，RDS(ON)值也就越高。为了减少损耗，必须增大VGS从而最大限度减小器件在当前使用的电流水平下的电阻，从而降低稳态损耗。

相反，高VGS值会增大高频开关情况下驱动损耗对总损耗的比率。因此必须选择最佳的MOS管和栅极驱动电压，常用MOS管的导通电压Vth为4V或10V。

栅极电阻器的选择

一般来说，MOS管的栅极端子上连接一个电阻器。该栅极电阻器的用途包括抑制尖峰电流并减少输出振铃。较大的栅极电阻器会降低MOS管的开关速度，从而导致功率损耗增大，性能降低以及出现潜在的发热问题。

图 2 MOS管栅电阻器的选择

相反，较小的栅极电阻器会提高MOS管的开关速度，易引发电压尖峰和振荡，从而造成器件故障和损坏。

因此，必须选择最佳的栅极电阻器，或通过调节栅极电阻器值来优化MOS管开关速度，有时会使用不同的栅极电阻器来开通和关断MOS管。

尖峰电压的防护

在MOS管的栅极和源极之间外接一个齐纳二极管，可以有效防止发生静电放电和栅极尖峰电压。但要注意，齐纳二极管的电容可能有轻微的不良影响。

图 3MOS管栅极尖峰电压的防护

栅极故障的预防

MOS管的一大问题在于其漏栅电容会导致出现寄生开通（自开通）现象。关断后，MOS管的源极和漏极之间形成陡峭的dv/dt。产生的电流经由漏栅电容流到栅极，导致栅极电阻器中发生的电压降提高栅极电压。

如果dv/dt的斜率极为陡峭，则根据栅源电容与栅漏电容的比率为MOS管的栅极施加电压。如果出现这种情况，可能会发生自开通。如果在二极管反向恢复期间对处于关断状态的MOS管施加快速变化的电压，也可能发生自开通。

图 4用于防止MOS管自开通现象的米勒箝位电路

要防止自开通现象，通常有三种方法：

一是在栅极和源极之间添加一个电容器。

二是将关断栅极电压驱动到负值，避免其超过Vth。

三是采用米勒箝位电路的开关器件，使MOS管的栅极与源极之间的通路发生短路，通过在相关MOS管的栅极和源极之间添加另一个MOS管来实现短路。

虽然驱动电路较双极性晶体管复杂，MOS管独特的开关特性是任何器件都无法替代的，人们还一直在把MOS管从开关电源、马达驱动、照明调光向汽车电子、新能源电力等应用推广。面对新的应用，设计时当然需要有一定的余量，并综合考量MOS管的内部结构和应用环境和发展潜力。

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选型指南 - 固得沃克 - 2022/11/22 PDF 中文下载

TMC科普课堂系列——MOS管的重要特性，及在开关电源电路中大功率MOS管和晶体三极管的优点

本文台懋解析了MOS管和晶体三极管相比的重要特性，以及在开关电源电路中，大功率MOS管和大功率晶体三极管相比MOS管的优点。

技术探讨发布时间 : 2024-11-06

【选型】AiT（创瑞科技）电源管理IC/EEPROM存储芯片/分离器件/保险丝/晶振/电感选型指南

目录- 直流电源转换器交直流转换控制器复位IC 稳压器 LED驱动 OLED 驱动闸驱动控制马达驱动开关与过滤控制 USB 充电端口控制器霍尔开关音频功放运算放大器电池管理 EEPROM存储芯片（记忆体）触控IC MOS 管开关电感分离器件可恢复式保险丝晶振车用电子（AEC-Q101)

型号- 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选型指南 - AIT - 2019年Q2 PDF 中文下载

合科泰电子（HKT）分立器件（二极管/三极管/MOS管/稳压电路）产品选型指南

目录- 公司简介分立器件（二极管/三极管/MOS管/稳压电路）智能仓储

型号- SK22L,US2DF,M7L,US1BF,MB10S,40N15,DS28W,MM1Z6V2L,B0530WS,BZT52B7V5,US2DL,US1BL,MB10F,SD103AW,75N03,MMBT2907A,SS120F,US3GF,MMBT4401,DFLT15A,MM1Z4V7L,110P03,40N03,MMBT4403,SS18F,US5KL,US3GL,120N06,SMAJ9.0A,DFLT5V0A,30P03,8089D,DS26W,2SC5785,BZT52B6V2,ISS355,US3DF,PXT2222A,DFLT14A,17P10,BZT52B6V8,SK12L,US2BL,US2BF,2SB1260,8N65,1117,2SB1132,SMAJ8.0A,MMBD4148A,DFLT6V0A,2SA812,BZT52C7V5S,BZT52C8V2S,2SC3356,BAV19WS,BZT52C6V8S,MMBD2835,2SC3357,DFLT13A,MM1Z5V6L,US1AL,IRLML5103,US1AF,KTC3875,BAS716,2SB1386,S15GL,IN4448W,MMBT5401,MM1Z5V1L,BZT52B9V1,15N10,DS24W,SS24,2SA1036,DFLT12A,2SA1037,S15AL,US3BF,BZT52C5V6S,IN4007L,BYG10D,BZX84C62,2SA1162,BAS40-04,BYG10M,110N20,BAS521,IN4007W,BYG10K,SS14F,BYG10J,SS112F,BZX84C68,BYG10G,MM1Z4V3L,40P03,IN4006W,SS14,MM1Z3V6L,LM358,DFLT11A,2120,40P04,US2AL,BZT52C6V2S,ISS184,BAT46WS,US2AF,ISS187,IN4006L,G1A,7800,G1B,G1D,G1G,SS210F,BAS416,BZT52B8V2,G1J,16P03,LM321,ESD12VD3,2SA1015,DFLT10A,IRLML6402,IRLML6401,DS22W,2SA733,ZVN3310F,S15DL,TL432,6601,B0540WS,TL431,SS54,SS16F,SS110F,ZXMP10A13,SS36,SS34,A733,NTR2101P,S15BL,TL431L,BYG10Y,US3AF,SD103BW,SI4466DY,2SB1188,AO8205,TL431D,DFLT7V0A,BAT720,88N06,MM1Z3V9L,BAS516,2SC4375,BO520LW,20N06,2N7002D,20N03,100N10,2N7002A,IN4148W,MM1Z9V1L,IN4003W,DS210W,BAV20WS,PXT3904A,BAS20H,DS32W,B5819W,AO8814,BZX84C9V1,AO8810,IN4004WS,100N03,2N7002M,2N7002K,100N06,US1JF,IN4003L,RS3AF,RC4558,IN4002W,IN4148WS,IN4148WT,20N15,BAT54S,BAS21C,8789D,BZT52C5V1S,2281,BAT54H,B5818W,AO8822,AO8820,BAS21A,BAT54C,BAT54A,US2MF,US1KF,2SC945,IN4002L,LM393,DS212W,US2JL,MBR220L,US2JF,IN4005W,BAS70-04,A03421,IN4448WS,120N85,AO4314,AO4435,BZT52C4V7S,IN4005WS,AO4312,IN4005L,KTA1504,RS2AL,50N03,50N06,DB105S,MMBTH10,RS2AF,BZT52C3V9S,ISS400,IN4004W,US1B,US1A,2N10,AO8804,US1J,A03415,IN4004L,US1G,SK340LFL,US1D,SS212F,DB106S,SS115F,US2KF,170N03,RS3BF,A03419,US1K,S8550,180N06,BSS1S8,2SD1766,BSS123,18N03,3400DS,BZT52C2V7S,BZX84C7V5,IN4006WS,AO4490,AO4492,8608,MM1Z15L,MM1Z27L,DB103S,5352,BSS138,5353,SK13L,US1GF,BZT52C18S,30N03,AO4260,DB104S,MM1Z16L,IN4001W,US1DF,3N10,S1A,DS220W,6211,S1B,MM1Z8V2L,S1D,B5817W,S1G,BZT52C4V3S,US4JL,BZT52C3V6S,S1K,AO9926,S1J,B772,BAT54WS,BZX84C8V2,MMBT2222A,2SD965,3N06,BAT54W,BAS21S,DMN10H220L,6206,DB101S,S8205A,8886,US2GF,2SC1815,US2GL,BAT20J,B2T52B4V7,HT71XX,DW01,MM1Z6V8L,S8205,MM1Z7V5L,DB102S,MM1Z18L,S8205B,MM1Z22L,4054,BO530W,KTC4374,4056,BAS16X,MM1Z10L,KTC4379,2SC1766,KTC4378,PXT8050,BZT52C39S,AO3407,AO3401,2N65,BAS70,79L05,AO4854,AO3403,BZT52C27S,AO3404,BZT52C15S,79L08,79L09,AO4850,B5819WS,79L06,AO3400,AO4852,BZT52C3V0S,BZX84C5V1,RS2GF,B2X84C6V2,RS2GL,8783,MM1Z11L,AO3416,79M15,79M12,AO3415,RS1DL,ES1JL,DMN10H750S,RS1DF,MM1Z24L,ABS10,MM1Z12L,S3AF,RS1GF,75XX,2SC1623,2SC2712,2SD1664,2SC2714,AO4838,AO4832,AO4953,IN5818W,MM1Z2V0L,ES1JF,BZX84C6V8,35P02,12P03,8789,150N03,BAT46W,SMAJ14A,RS1GL,MM1Z13L,ABS04,2SD1898,ABS02,BZT52C2V4S,79L12,ABS08,AO4606,ABS07,ABS06,79L15,AO4842,BZT52C16S,1SS358,D882,BAR43,AO4840,ZVP3310F,SMAJ15A,HT73XX,A42,BZT52C11S,2SC1201,2SD1007,2SC1203,MM1Z30L,2SD1005,MB2F,MMBT3904,MMBT3906,ES1GF,BZX84C3V9,AO4410,RS1AL,BZX84C3V6,BAT54,ESDBLC5V0D3,MB2S,BZX84C3V0,B2X84C4V7,ES1GL,MMBD914,SMAJ12A,RS1AF,BZT52C10S,8223,S3BF,BZT52C22S,2SC1797,DS310W,AO4308,MB1F,1SS181,IN5817W,IN4001WS,HTK254,AO4304,AO4306,BAS40,RS2BL,AO4302,MB1S,SMAJ5.0A,XC6219,SMAJ13A,RS3DF,RS2BF,4N65,SI2316,2SC1662,2SC1661,2SC1664,MM1Z20L,MB4F,SI2315,2SC2873,73XX,S1AF,SI2312,45P02,SI2310,KTC3265,BAV21WS,AO3423,S8050,BZT52C13S,BCX51,IN4003WS,MMBD4148,BZX84C4V3,BCX53,BCX55,ES1EF,BCX54,MB4S,ES1EL,B2X84C5V6,BCX56,60N02,BAV20W,BC869,RS3GF,XC6206,SMAJ10A,S9013,SI2307,S9014,S9015,SI2305,DS215W,MM1Z33L,BZT52C12S,SI2303,S3DF,SI2301,US1ML,S9012,SI2302,SI2300,AO4407,BZT52C36S,AO3435,BZT52C24S,IN4002WS,AO4405,AO4882,RS1BL,RS2DL,BZT52C2V0S,SS8550,ES1DF,US1MF,ES1DL,RS2DF,BAV21W,HT75XX,S9018,SMAJ11A,RS1BF,BZT52B3V6,MM1Z3V3L,ZVP2110,RS1MF,RS1ML,12N65,MB6F,BZT52B3V9,SMAJ440,BZT52B3V0,MB6S,SMAJ6.0A,ES1CF,02N10,DFLT8V0A,ES2EF,BC846,HM4057D,ES2EL,BC848,A92,BC847,ES1CL,SS22F,CXT5551,150N85,BAV16W,MMBTA44,BAV16WS,MMBTA42,4056M,S1BF,BZT52C30S,ES2DF,ES1BF,BC857,4056H,BC856,S3GF,BC858,ES2DL,ES1BL,2N7002,BZT52B2V7,ES1C,MB8F,7N15,ES1D,1SS190,2SC1585,ES1E,71XX,BZT52C33S,M1F,ES1G,130N04,ES1J,BZT52B2V4,SK110L,BZX84C2V7,MB8S,ES2CF,BZX84C2V4,BZX84C2V2,S3JF,ES1AF,BZX84C2V0,ES1AL,SS24F,ES2A,SS12F,ES2B,ES2CL,ES2C,M2F,BZT52C20S,2SC1213,90N08,MM1Z2V7L,S1DF,KTK5132U,ES2BF,MMBT5551,ES2BL,DMN10H700S,4054H,ES1A,ES1B,M3F,8N03,BAV19W,MM1Z2V2L,MMBTA94,MMBTA92,MBR0530,BZT52B5V6,RS2KF,78M12,AO4810,BZT52B5V1,AO4812,78M15,IN5711W,BZT52B27,BAS70WS,ES2AF,ES2AL,M4F,BC807,BZT52B20,B5817WS,ES2D,BZT52C9V1S,ES2E,ES2G,ES2J,B0520WS,RS2JF,AO4826,DFLT51A,AO4822,8N10,78M05,78M06,78M09,78M08,DFLT9V0A,BAV23,RS2JL,S1GF,BC817,SS8050,2SC4672,S3KF,BZT52B30,ESD3V3D3,M5F,RS2MF,MM1Z2V4L,RS1KF,BO540W,BZT52B4V3,10N65,SS210,DMP10H4D2S,78L12,78L15,B5818WS,79M08,MMBT56,79M05,79M09,HKT251,ESD5V0D3,RS1KL,DMN24H3D5L,M6F,M6L,12N10,RS1JF,BZT52B18,AO4803,25P03,7N65,MM1Z3V0L,78L06,80N06,BZT52B10,78L05,140N10,BZT52B11,78L08,BZT52B12,BZT52B13,SMAJ7.0A,78L09,80N03,80N04,

选型指南 - 合科泰电子 - 2021 EDITION PDF 中文下载

具有高耐压与电流能力的MOS管AO9435，可用于电机驱动和电源电路

合科泰电子AO9435 MOS管在电气性能、控制简便性、可靠性、稳定性、小体积以及工作效率等方面均表现出色，应用在消费电子、电源、计算机、汽车电子、工控以及仪器仪表等多个领域，是很多电子设备中不可或缺的元件之一。

产品发布时间 : 2024-11-01

【技术】一文解析MOS管的驱动

在进行驱动电路设计之前，必须先清楚MOS管的模型、MOS管的开关过程、MOS管的栅极电荷以及MOS管的输入输出电容、跨接电容、等效电容等参数对驱动的影响。本文中时科将为大家解析MOS管的驱动。

技术探讨发布时间 : 2022-08-30

芯伯乐（XBLW）半导体器件选型指南

描述- 芯伯乐产品专注于消费类和工业类市场。主要产品有电源管理IC、低功耗LDO、三端稳压、高中低压MOS管、马达驱动、接口RS485/RS232、达林顿及逻辑电路等。产品广泛应用于无人机、机器人、电源、计算机、仪器仪表、玩具、家电、通讯设备、照明应用、汽车电子、工业自动化设备等领域。

型号- UC2843,DS1302,UC2842,CP2139,TEA2025,UC2845,UC2844,DS1307,CD4069,74HC20,CD4073,CD4072,NE556,TL494,NE555,CD4077,24C128,CD4071,KA7500,CD4070,LM317,LM324B,74HC32,74系列,74HC595,50N06D,CD4066,74HC238,24C256,CD4060,74HC00,LM1875,74HC02,74HC04,74HC07,CP2119,CD4094,CD4518B,CD4093,SN65LBC184,74HC11,74HC14,MAX3485E,24C64,CD4511,74HC10,74HC573,74HC574,MAX3082E,74LVC00,74HC4053,74HC08,74HC4051,74HC4052,CD4082,CD4081,74XX,LMV321,CD4543,MAX3085E,LM239,LM358,CD4538,CD4541,LMV324,24C32,L7805,74HC151,74HC273,74HC153,LM321,LM324,MC33063,24C08,MAX202,74HC123,74HC244,74HC245,74HC126,24C02,24C01,24C04,DS18B20,SN75LBC184,74HC240,LM337,L78MXXH,SN65176,LM339,AMS1117,74HC132,74HC374,50P06D,74HC138,74HC259,74HC139,24C16,74HC373,L293D,CD40106,MAX3490E,ICL7660,LMV358,TDA2822,74XX系列,MAX3491E,TDA2030,74HC192,74HC193,MAX3088E,LM393,MAX481,MAX483,MAX485,MAX487,TLC555,74HC86,74HC165,TL071,MAX489,TL072,MAX488,TDA2003,ULN2001,ULN2002,CD4013,CD4012,CD4011,TL074,MAX3232,74HC160,74HC161,ULN2003,CP116,ULN2004,CP118,74HC164,4000,LM139,ULN2803,CP6208,ULN2804,LM2575,LM258,LM2576,SN75176,MAX232,MC34063,TL082,TL081,CD4001,TL084,24C512,4000系列,LM741,BISSS0001,74LVC1G14,LM2904,CD4027,CD4025,LM2901,LM2903,93C46,74HC540,74HC541,PCF8563,74HCT14,CD4528B,LM2596,MAX490,CD4017,MAX491,74HC74,L298N,CD4020,TL061,TL064,TL062,CD4021,CD4049,NE5532,CD4053,CD4052,93C66,CD4051,CD4050,SG3526,SG3524,L9110S,SG3525,UC3845,UC3846,CP1511,74LVC1G04,OP07C,UC3842,UC3843,UC3844,LM358B,74LVC1G08,TDA2050,93C56,CD4040,74HC533,74HC534,CD4043,LM293

选型指南 - 芯伯乐 - 2023/9/19 PDF 中文下载

合科泰连续漏极电流达60A的MOS管HKTQ30P03，可用于电池、充电器和适配器

MOS管的高集成度、低功耗、高速度、制造工艺成熟、设计灵活性、可靠性和热噪声等特点，成为很多电子产品的标配。本期，合科泰电子给大家介绍一款应用广泛的MOS管产品HKTQ30P03，其产品可靠性和广泛适用性，成为很多工程师的喜欢的MOS管之一。

产品发布时间 : 2024-10-30

【技术】解析MOS管的工作原理

MOS（金属-氧化物-半导体）管是一种常见的场效应晶体管（FET），常用于放大和开关电路中。MOS管主要由一片半导体晶体片（通常是硅）和相连的两个金属电极组成，它们之间隔着一层氧化物。本文中合科泰电子将为大家解析MOS管的工作原理。

技术探讨发布时间 : 2023-09-01

合科泰TO-220封装高压MOS管4N60，可用于开关电源和电机驱动器等应用上

高压MOS管的沟道区宽、漏极区大、栅极采用特殊工艺，这些特点使得它的管子能够承受高电压。高压MOS管可用于高压电路，具有高电压承受能力和低开关损耗，因此在高压电路中得到了广泛应用。本期，合科泰电子给大家介绍一款经典且常用的高压MOS管4N60，这个管子已经被广泛应用在开关电源、开关稳压器和电机驱动器等产品上。

产品发布时间 : 2024-04-27