上期文章“MOS管損耗理論計(jì)算公式推導(dǎo)及LTspice仿真驗(yàn)證”我們理論計(jì)算了MOS管的開關(guān)損耗。這期來說明一個(gè)問題：為什么我們很多時(shí)候要求MOS管快速關(guān)斷，而沒有要求MOS管快速開通？

下面是常見的MOS管的驅(qū)動(dòng)電路

MOS管快關(guān)的原理

還是先簡(jiǎn)單介紹下快關(guān)的原理：

我們知道，MOS管開通和關(guān)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(lián)的電阻越大，那么充放電速度越慢，開通和關(guān)斷越慢。當(dāng)沒有二極管D和電阻Rs_off時(shí)，開通時(shí)充電和關(guān)斷時(shí)放電的串聯(lián)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(shí)Rs_off=0Ω，即沒有這個(gè)電阻）就可以實(shí)現(xiàn)快關(guān)呢？

當(dāng)要開通MOS時(shí)，驅(qū)動(dòng)器輸出驅(qū)動(dòng)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(dǎo)通，所以，相當(dāng)于Vg_drvie通過電阻Rs_on給柵極進(jìn)行充電。我們也可以看出，加不加這個(gè)Rs_off和二極管D，對(duì)于MOS管的開通速度是沒有影響的。

當(dāng)要關(guān)斷MOS時(shí)，Vg_drive接GND，柵極電壓大于Vg_drive，因此二極管導(dǎo)通，相當(dāng)于柵極通過Rs_off并聯(lián)Rs_on進(jìn)行放電（嚴(yán)格來說，這里面還有一個(gè)二極管的導(dǎo)通壓降，并不是很嚴(yán)謹(jǐn)）。我們知道，2個(gè)電阻并聯(lián)之后，電阻要小于并聯(lián)之前的2個(gè)電阻的任何一個(gè)。因此，放電時(shí)的等效串聯(lián)電阻為Rs_off//Rs_on，要小于開通時(shí)的串聯(lián)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(gè)Rs_off和二極管D可以加速關(guān)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(guān)斷更快一點(diǎn)呢？

這是因?yàn)槿绻娮枰粯拥脑?，關(guān)斷本身耗時(shí)就會(huì)長(zhǎng)一點(diǎn)，那為什么關(guān)斷時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)？明明充放電的電阻阻值一樣？

同電阻時(shí)為什么關(guān)斷時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)

結(jié)合上一期的內(nèi)容，我知道，MOS管開通的損耗發(fā)生的區(qū)域主要在t2和t3時(shí)間段，關(guān)斷損耗主要發(fā)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(guān)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(tái)電壓Vgp的時(shí)間

t7階段：柵極從米勒平臺(tái)電壓Vgp放電到門限電壓Vgs(th)的時(shí)間

既然互為逆過程，那這個(gè)兩個(gè)時(shí)間不應(yīng)該一樣？直覺好像是這樣的，但實(shí)際是不同的，因?yàn)槌潆姾头烹姷那€是不一樣的。

MOS管開通和關(guān)斷的電路模型對(duì)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(shí)，電壓開始上升很快，后面越來越慢，而放電時(shí)，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(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)器輸出電壓常大于10V，比Vgs_th和Vgp大比較多。

開通過程中對(duì)柵極進(jìn)行充電，Vgs_th和Vgp相對(duì)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(huì)比較快，耗時(shí)會(huì)比較短。

而關(guān)斷過程中對(duì)柵極放電，Vgs_th和Vgp相對(duì)于放電初始電壓Vg_drvie比較遠(yuǎn)，因此處于充電曲線的較后期階段，放電比較慢，耗時(shí)會(huì)比較長(zhǎng)。

綜上，t2，這一特點(diǎn)我們從曲線上也可以很直觀的看出來。

說完了為什么t2，我們?cè)賮砜聪?/span>t3和t6的情況

t3為什么也比t6時(shí)間要短？

類似于t2和t7，開通的t3階段和關(guān)斷的t6階段互為逆過程：

t3階段：開通過程中米勒平臺(tái)電壓Vgp持續(xù)的時(shí)間

t6階段：關(guān)斷過程中米勒平臺(tái)電壓Vgp持續(xù)的時(shí)間

首先，我們要知道，米勒平臺(tái)充電或者放電對(duì)應(yīng)的電荷量都是一樣多的，都是米勒平臺(tái)電荷量Qgd

其次，不論是開通，還是關(guān)斷過程中，其米勒平臺(tái)電壓持續(xù)時(shí)間內(nèi)，柵極電壓都維持米勒平臺(tái)電壓Vgp不變。

充電時(shí)，充電電流為Ig(充)=（Vg_drive-Vgp）/R

放電時(shí)，柵極電流為Ig(放)=  Vgp/R

前面說到，Vg_drive很多時(shí)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(shí)間<放電時(shí)間，即t3

現(xiàn)在我們知道了，t2，t3

因此總的開通時(shí)間t2+t3 < 總的關(guān)斷時(shí)間t7+t6。

其實(shí)，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(guān)斷時(shí)間是要比開通時(shí)間要長(zhǎng)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(jié)

盡管從上一期的內(nèi)容，我們可以直接得到開通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間，但是我還是又定性的又分析了一遍，因?yàn)楣娇偸潜涞模酒谖恼履軌蚋ㄋ滓锥恼f明為什么關(guān)斷時(shí)間更長(zhǎng)：

門限電壓Vgs_th和米勒平臺(tái)電壓Vgp一般只有1~3V，比柵極驅(qū)動(dòng)電壓小比較多，這造成充電快，放電慢，因此開通快，關(guān)斷慢。