功率MOS场效应管：开关速度快+驱动功率小+功耗低，广泛应用于：小容量变流器。

用功率MOS场效应管桥式拓扑结构，同一桥臂上的两个功率器件在转换过程中，栅极驱动信号会产生振荡，此时功率器件的损耗较大。

振荡幅值较高，将使功率器件导通，造成功率开关管直通而损坏。

解决方法：在MOS场效应管关断时，在栅极施加反压，以削弱振荡的影响；

但反压电路却占用空间，同时增加了成本。

 

 

栅极驱动信号振荡产生机理

功率MOS场效应管等效电路，3个极间均存在结电容，栅极输入端相当于一个容性网络，驱动电路存在着分布电感和驱动电阻，此时桥式逆变电路如下所示：

上管开通过程，当下管V2已经完全关断时，栅源极同电位。

在上管开通过程中，设上管开通时间为ton，直流母线电压为E，由于开通过程时间很短，其漏源极电压迅速由直流母线电压下降到近似零，相当于在下管V2漏源极间突加一个电压E，形成很高dv/dt。

该dv/dt的数值与上管V1的开通速度有关，可近似认为

dv/dt=E/ton

 

此时虽然下管已经完全关断，但是该dv/dt因结电容Cgd2的存在而对栅源极状态产生影响。

该dv/dt产生的位移电流为

 

 

在下管V2栅极产生电压

对其进行拉氏反变换可得

 

 

式中

 

当上管开通时会在下管栅极产生阻尼衰减振荡信号，如下图所示

 

当上管关断、下管开通时，上管栅极也同样会产生振荡，只是相位与前者相反，其幅值可以表示为

 

由于振荡频率很高，使MOS场效应管处于高频开关状态，产生很大的开关损耗。

 

更严重的是若振荡的幅值达到MOS场效应管的门槛电压，下管将开通，而上管正处于导通状态，此时将造成上下功率管的直通现象，造成MOS场效应管的损坏，以上现象可以通过调整驱动电路参数加以抑制。

 

驱动电路的改进

减小分布电感，若取极限情况，驱动电路的分布电感为零，则驱动信号简化为

对其进行拉氏反变换得
 

式中，S=Rg2Cgs2。

 

由上式可知此时振荡已经变为指数衰减形式，在t=0时为最大值

 

分布电感主要影响驱动信号振荡的暂态表现形式，若尽量减小分布电感，可使驱动信号由阻尼振荡变为指数衰减，即可消除MOS场效应管的高频开关损耗，同时可一定程度上降低振荡幅值。

 

因此在设计电路时应该尽量使驱动芯片靠近MOS场效应管，并减小闭合回路所围的面积。如用导线连接应该使用双绞线或使用同轴电缆，以尽量减小分布电感。