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其中最讓人頭疼的為MOS驅(qū)動這塊：
TI手冊給出下面指導(dǎo)設(shè)計，CHG驅(qū)動由于TI是采用電流源控制。從目前開發(fā)下來無論電流源但還是電壓源，該方案都是沒什么大缺陷。
詳解下應(yīng)用問題,
1）在PACK-電壓遠低于B-時候，Q3的耐壓就極為關(guān)鍵，當電壓CHG-pack-＞Q3VDS時，Q3將會產(chǎn)生漏電流，是的Q1閉合，若外端口是容性負載，則此時為閉合中短路狀態(tài)，Q1將燒毀。所以Q3耐壓必須要要高于外端口Pack-下沉電壓，MOS的穩(wěn)壓管保護該情況下ds的耐壓。如下圖為充電關(guān)斷時候的電壓變化
2）當短路或者大電流放電時候，MOS關(guān)斷，由于線上感量導(dǎo)致PACK-電壓遠遠大于BAT-，此時Q1Q2被擊穿，所以該電路需要增加TVS進行MOS的ds防護，吸收瞬態(tài)浪涌電壓。當然MOS本身也有一定浪涌能力。
當然浪涌能量V=L*dI/dt，可以看出 MOS關(guān)的越快，電流越大，浪涌越大。
此時我們想找到一個平衡點 讓MOS 關(guān)的慢點，會出現(xiàn)什么情況了。在米勒平臺時候，MOS會超過工作安全區(qū)也就是SOA區(qū)間。所以我們想讓MOS關(guān)的越快越好。
當然MOS關(guān)的快樂，浪涌大了，那么TVS的個數(shù)就會增多。
所以TI推薦的圖有兩個問題需要解決，那就是一如何讓MOS快速關(guān)斷，二如何抑制關(guān)斷浪涌
下面找了一個博主對MOS驅(qū)動的介紹文章。非常棒。
一、MOS管及其外圍電路設(shè)計
全文框架
1.柵極驅(qū)動部分
常用的mos管驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)如圖1所示，驅(qū)動信號經(jīng)過圖騰柱放大后，經(jīng)過一個驅(qū)動電阻Rg給mos管驅(qū)動。其中Lk是驅(qū)動回路的感抗，一般包含mos管引腳的感抗，PCB走線的感抗等。在現(xiàn)在很多的應(yīng)用中，用于放大驅(qū)動信號的圖騰柱本身也是封裝在專門的驅(qū)動芯片中。本文要回答的問題就是對于一個確定的功率管，如何合理地設(shè)計其對應(yīng)的驅(qū)動電路(如驅(qū)動電阻阻值的計算，驅(qū)動芯片的選型等等)。
注1：圖中的Rpd為mos管柵源極的下拉電阻，其作用是為了給mos管柵極積累的電荷提供泄放回路，一般取值在10k~幾十k這一數(shù)量級。由于該電阻阻值較大，對于mos管的開關(guān)瞬態(tài)工作情況基本沒有影響，因此在后文分析mos的開關(guān)瞬態(tài)時，均忽略Rpd的影響。
注2：Cgd，Cgs，Cds為mos管的三個寄生電容，在考慮mos管開關(guān)瞬態(tài)時，這三個電容的影響至關(guān)重要。
1.1 驅(qū)動電阻的下限值
驅(qū)動電阻下限值的計算原則為：驅(qū)動電阻必須在驅(qū)動回路中提供足夠的阻尼，來阻尼mos開通瞬間驅(qū)動電流的震蕩。
當mos開通瞬間，Vcc通過驅(qū)動電阻給Cgs充電，如圖2所示(忽略Rpd的影響)。根據(jù)圖2，可以寫出回路在s域內(nèi)對應(yīng)的方程:
根據(jù)式(1)可以求解出ig，并將其化為典型二階系統(tǒng)的形式
根據(jù)式(2)，可以求解出該二階系統(tǒng)的阻尼比為：
為了保證驅(qū)動電流ig不發(fā)生震蕩，該系統(tǒng)的阻尼比必須大于1，則根據(jù)(3)可以求解得到：
式(4)給出了驅(qū)動電阻Rg的下限值，式(4)中Cgs為mos管gs的寄生電容，其值可以在mos管對應(yīng)的datasheet中查到。而Lk是驅(qū)動回路的感抗，一般包含mos管引腳的感抗，PCB走線的感抗，驅(qū)動芯片引腳的感抗等，其精確的數(shù)值往往難以確定，但數(shù)量級一般在幾十nH左右。因此在實際設(shè)計時，一般先根據(jù)式(4)計算出Rg下限值的一個大概范圍，然后再通過實際實驗，以驅(qū)動電流不發(fā)生震蕩作為臨界條件，得出Rg下限值。
圖2 mos開通時的驅(qū)動電流
1.2 驅(qū)動電阻的上限值
驅(qū)動電阻上限值的計算原則為：防止mos管關(guān)斷時產(chǎn)生很大的dV/dt使得mos管再次誤開通。
當mos管關(guān)斷時，其DS之間的電壓從0上升到Vds(off)，因此有很大的dV/dt，根據(jù)公式：i=CdV/dt，該dV/dt會在Cgd上產(chǎn)生較大的電流igd，如圖3所示。
圖3 mos關(guān)斷時的對應(yīng)電流
該電流igd會流過驅(qū)動電阻Rg，在mos管GS之間又引入一個電壓，當該電壓高于mos管的門檻電壓Vth時，mos管會誤開通，為了防止mos管誤開通，應(yīng)當滿足：
式(6)給出了驅(qū)動電阻Rg的上限值，式(6)中Cgd為mos管gd的寄生電容，Vth為mos管的門檻電壓，均可以在對應(yīng)的datasheet中查到，dV/dt則可以根據(jù)電路實際工作時mos的DS電壓和mos管關(guān)斷時DS電壓上升時間(該時間一般在datasheet中也能查到)求得。
從上面的分析可以看到，在mos管關(guān)斷時，為了防止誤開通，應(yīng)當盡量減小關(guān)斷時驅(qū)動回路的阻抗?；谶@一思想，下面再給出兩種很常用的改進型電路，可以有效地避免關(guān)斷時mos的誤開通問題。
圖4 改進電路1
圖4給出的改進電路1是在驅(qū)動電阻上反并聯(lián)了一個二極管，當mos關(guān)斷時，關(guān)斷電流就會流經(jīng)二極管Doff，這樣mos管gs的電壓就為二極管的導(dǎo)通壓降，一般為0.7V，遠小于mos的門檻電壓(一般為2.5V以上)，有效地避免了mos的誤開通。
圖5 改進電路2
圖5給出的改進電路2是在驅(qū)動電路上加入了一個開通二極管Don和關(guān)斷三級管Qoff。當mos關(guān)斷時，Qoff打開，關(guān)斷電流就會流經(jīng)該三極管Qoff，這樣mos管gs的電壓就被鉗位至地電平附近，從而有效地避免了mos的誤開通。
1.3 驅(qū)動電阻阻值的選擇
根據(jù)1.1節(jié)和1.2節(jié)的分析，就可以求得mos管驅(qū)動電阻的上限值和下限值，一般來說，mos管驅(qū)動電阻的取值范圍在5~100歐姆之間，那么在這個范圍內(nèi)如何進一步優(yōu)化阻值的選取呢？這就要從損耗方面來考慮，當驅(qū)動電阻阻值越大時，mos管開通關(guān)斷時間越長(如圖6所示)，在開關(guān)時刻電壓電流交疊時間久越大，造成的開關(guān)損耗就越大(如圖7所示)。所以在保證驅(qū)動電阻能提供足夠的阻尼，防止驅(qū)動電流震蕩的前提下，驅(qū)動電阻應(yīng)該越小越好。
圖6 mos開關(guān)時間隨驅(qū)動電阻的變化
比如通過式(4)和式(6)的計算得到驅(qū)動電阻的下限為5歐姆，上限為100歐姆。那么考慮一定的裕量，取驅(qū)動電阻為10歐姆時合適的，而將驅(qū)動電阻取得太大(比如50歐姆以上)，從損耗的角度來講，肯定是不合適的。
1.4 驅(qū)動芯片的選型
對于驅(qū)動芯片來說，選型主要考慮如下技術(shù)參數(shù)：驅(qū)動電流，功耗，傳輸延遲時間等，對隔離型驅(qū)動還要考慮原副邊隔離電壓，瞬態(tài)共模抑制等等(common mode transient immunity)，下面就分別加以介紹。
最大電流
在mos管開通的時候，根據(jù)圖2，可以得到mos開通瞬間的驅(qū)動電流ig為(忽略Lk的影響)
其中ΔVgs為驅(qū)動電壓的擺幅，那么在選擇驅(qū)動芯片的時候，最重要的一點就是驅(qū)動芯片能提供的最大電流要超過式(7)所得出的電流，即驅(qū)動芯片要有足夠的“驅(qū)動能力”。
功耗
驅(qū)動功率計算表達式如下：
其中Qg為柵極充電電荷，可以在datasheet中查到，ΔVgs為驅(qū)動電壓的擺幅，fs為mos的開關(guān)頻率，在實際選擇驅(qū)動芯片時，應(yīng)選擇驅(qū)動芯片所能提供的功率大于式(8)所計算出來的功率。同時還要考慮環(huán)境溫度的影響，因為大多數(shù)驅(qū)動芯片所能提供的功率都是隨著環(huán)溫的升高而降額的，如圖8所示。
圖8 驅(qū)動允許的損耗功率隨著環(huán)溫升高而降低
傳輸延遲(Propagation Delay)
所謂傳輸延遲，即驅(qū)動芯片的輸出上升沿和下降沿都要比起輸入信號延遲一段時間，其對應(yīng)的波形如圖9所示。對于傳輸延遲來說，我們一般希望有兩點：1)傳輸延時的實際要盡量短。2)“開通”傳輸延時和“關(guān)斷”傳輸延時的一致性要盡量好。
圖9 驅(qū)動芯片輸入輸出傳輸延時
下面就針對第二點來說一說，如果開通和關(guān)斷傳輸延時不一致會有什么影響呢？我們以常用的IGBT驅(qū)動，光耦M57962為例，給出其傳輸延時的數(shù)據(jù)，如圖10所示。
圖10 M57962的傳輸延時數(shù)據(jù)
從圖10可以看到，M57962的的開通傳輸延時一般為1us，最大為1.5us；關(guān)斷傳輸延時一般為1us，最大為1.5us。其開通關(guān)斷延時的一致性很差，這樣就會對死區(qū)時間造成很大的影響。假設(shè)輸入M57962的驅(qū)動死區(qū)設(shè)置為1.5us。那么實際到IGBT的GE級的驅(qū)動死區(qū)時間最大為2us(下管開通延時1.5us, 上管關(guān)斷延時1us)，最小僅為1us(下管開通延時1us, 上管關(guān)斷延時1.5us)。造成實際到達IGBT的GE級的死區(qū)時間的不一致。因此在設(shè)計死區(qū)時間時，應(yīng)當充分考慮到驅(qū)動芯片本身的傳輸延時的不一致性，避免因此造成的死區(qū)
時間過小而導(dǎo)致的橋臂直通。
原副邊絕緣電壓
對于隔離型驅(qū)動來說(光耦隔離，磁耦隔離)。需要考慮原副邊的絕緣電壓，一般項目中都會給出絕緣電壓的
相關(guān)要求。若沒有相關(guān)要求，一般可取絕緣電壓為mos電壓定額的兩倍以上。
2.外圍保護電路
R7作用：防靜電影響MOS，管子的DG,GS之間分別有結(jié)電容, DS之間電壓會給電容充電,這樣G極積累的靜電電壓就會抬高直到mos管導(dǎo)通，電壓高時可能會損壞管子. 同時為結(jié)電容提供泄放通道，可以加快MOS開關(guān)速度。阻值一般為幾千左右。
R6和D3作用：在MOS關(guān)斷時，這個回路快速放掉柵極結(jié)電容的電荷，柵極電位快速下降，因此可以加快MOS開關(guān)速度。另外，高頻時， MOSFET的輸入阻抗將降低，而且在某個頻率范圍內(nèi)將變成負阻，會發(fā)生振蕩，這個電阻可以減少震蕩。R6阻值一般較小，幾歐到幾十歐左右。
C11，R8和d5作用：MOS有分布電感，關(guān)斷時會有反峰電壓。Rc部分用于吸收尖波，這個設(shè)計給這個反峰提供了釋放回路。D5是為了防止高電壓擊穿mos。經(jīng)實驗，去掉該回路后波形有很大的震蕩。
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