MOS管開通關斷：LC振蕩電路及寄生參數-KIA MOS管

LC振蕩電路

如圖是最簡單的LC震蕩電路，其中Ui=1V，L=1H，C=1F，根據拉普拉斯變換易得電容電壓和輸入電壓的關系，Uc/Ui=1/（LCs2+1），將Ui=1/s代入有Uc(s)=1/(LCs3+s）,因式分解可得Uc(s)=1/s-s/(s2+1/LC)，反變換可得Uc(t)=1-cost，由此可以知道Uc的角頻率ω為1/√LC，并且帶了大小為Ui/Zr的直流偏置，其中Zr為LC電路的特征阻抗，Zr=√L/C；此時Uc的ω就是無阻尼震蕩角頻率 ωn。

RLC振蕩電路

根據拉普拉斯變換可得Uc/Ui=1/（LCs2+CRs+1）,可知無阻尼震蕩角頻率ωn=1/√LC，ζ=R/2·√(L/C)，可以看出阻尼比是一個表示對信號振蕩阻礙的參數，在LC電路中R=0，對振蕩無阻礙，因此輸出為等幅振蕩，在加入了R之后，輸出波形逐漸變為減幅振蕩，對于電容電壓有Uc(t)=Ui-(Ui-Uc(0))coswt+IL(0)Zr·sinwt，可以理解為電容電壓初值只改變正弦分量幅值而不改變直流偏置，求導可得電感電流其中Zr=√(L/C)

由此可知阻尼比足夠大時，可以使波形不發生振蕩和超調。

MOS管各寄生電容參數分析

首先我們可以知道MOS管高頻下的模型如下圖所示，其中Rg是驅動電路后加的，之后會有說明，Lg是柵極寄生電感，Cgd、Cds和Cgs分別為極間寄生電容。

看各種型號的MOSFET可知各寄生電容的參數，其中Ciss為輸入電容，Ciss=Cgs+Cgd；Coss為輸出電容，Coss=Cds+Cgd；Crss為反饋電容。Crss=Cgd，而且這三個寄生參數主要與Vds有關。

如何理解輸入電容、輸出電容和反饋電容呢？

我們都知道GS是MOS管輸入端，DS是MOS管輸入端，當計算輸入電容時，將輸出Uds置0，此時DS兩點短接，GS兩點看進去可以得到Ciss=Cgs//Cgd=Cgs+Cgd，同理可得Coss=Cds//Cgd=Cds+Cgd，Cgd連接著輸入端和輸出端，類似于反饋電路里的反饋通路，因此是反饋電容。

MOS管開通關斷分析

當gs兩端接上開通電壓，如果沒有電阻Rg，會產生很強的振蕩，因此必須增加柵極電阻Rg消除這種振蕩，但是電阻也不宜過大，過大的電阻會使開通時間過慢，開關損耗增加，因此需要統籌兼顧來選擇Rg的阻值。

例如:求MOS柵極驅動功率 P，假設開關頻率f=10kHz，Qgs=28nC，驅動電路輸出電壓為U+=15V，

U-=-9V，所以輸出功率P=（∫U+·i(t)dt+∫U-·i(t)dt）/Ts，其中第一個積分時間為0到DTs，第二個積分時間是DTs到Ts，但是電容的充電電荷是相同的，所以P=（U+·Q+U-·Q）/Ts=△UQf

當驅動正壓時，通過Rgon和Lg給Cgs充電，假設輸入正壓Ui=15V，Rgon=20Ω，Lg=10nH，Cgs有手冊可知≈5.1nF，仿真結果如下圖所示

此時Vgs電壓無超調，在0.5us時完成開通，**Rgon就是用來調節開關速度，防止LC諧振，**對于50kHz的開關頻率，一個周期也就是20us，因此符合要求，當然我們這是在理想情況下的仿真，未考慮到密勒平臺等開關特性，但也可以定性完成分析。

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