干货 工程师必须掌握的 MOS 管驱动设计细节

一般认为MOSFET是电压驱动的，不需要驱动电流。然而，在MOS的G S两级之间有结电容存在，这个电容会让驱动MOS变的不那么简单。

如果不考虑纹波和EMI等要求的话，MOS管开关速度越快越好，因为开关时间越短，开关损耗越小，而在开关电源中开关损耗占总损耗的很大一部分，因此MOS管驱动电路的好坏直接决定了电源的效率。

对于一个MOS管，如果把GS之间的电压从0拉到管子的开启电压所用的时间越短，那么MOS管开启的速度就会越快。与此类似，如果把MOS管的GS电压从开启电压降到0V的时间越短，那么MOS管关断的速度也就越快。由此我们可以知道，如果想在更短的时间内把GS电压拉高或者拉低，就要给MOS管栅极更大的瞬间驱动电流。

大家常用的PWM芯片输出直接驱动MOS或者用三极管放大后再驱动MOS的方法，其实在瞬间驱动电流这块是有很大缺陷的。

比较好的方法是使用专用的MOSFET驱动芯片如TC4420来驱动MOS管，这类的芯片一般有很大的瞬间输出电流，而且还兼容TTL电平输入

MOSFET驱动芯片的内部结构

MOS驱动电路设计需要注意的地方

因为驱动线路走线会有寄生电感，而寄生电感和MOS管的结电容会组成一个LC振荡电路，如果直接把驱动芯片的输出端接到MOS管栅极的话，在PWM波的上升下降沿会产生很大的震荡，导致MOS管急剧发热甚至爆炸，一般的解决方法是在栅极串联10欧左右的电阻，降低LC振荡电路的Q值，使震荡迅速衰减掉。

因为MOS管栅极高输入阻抗的特性，一点点静电或者干扰都可能导致MOS管误导通，所以建议在MOS管G S之间并联一个10K的电阻以降低输入阻抗。如果担心附近功率线路上的干扰耦合过来产生瞬间高压击穿MOS管的话，可以在GS之间再并联一个18V左右的TVS瞬态抑制二极管，TVS可以认为是一个反应速度很快的稳压管，其瞬间可以承受的功率高达几百至上千瓦，可以用来吸收瞬间的干扰脉冲。

MOS管驱动电路参考

MOS管驱动电路的布线设计

MOS管驱动线路的环路面积要尽可能小，否则可能会引入外来的电磁干扰

驱动芯片的旁路电容要尽量靠近驱动芯片的VCC和GND引脚，否则走线的电感会很大程度上影响芯片的瞬间输出电流。

常见的MOS管驱动波形

如果出现了这样的波形，有很大一部分时间管子都工作在线性区，损耗极其巨大。一般这种情况是布线太长电感太大，栅极电阻都救不了你，只能重新画板子。

高频振铃严重的毁容方波

在上升下降沿震荡严重，这种情况管子一般瞬间死掉。跟上一个情况差不多，进线性区。BOOM!！原因也类似，主要是布线的问题。

又胖又圆的肥猪波

上升下降沿极其缓慢，这是因为阻抗不匹配导致的。芯片驱动能力太差或者栅极电阻太大。果断换大电流的驱动芯片，栅极电阻往小调调就OK了。

打肿脸充正弦的生于方波他们家的三角波

驱动电路阻抗超大发了，此乃管子必杀波，解决方法同上。

大众脸型，人见人爱的方波

高低电平分明，电平这时候可以叫电平了，因为它平。边沿陡峭，开关速度快，损耗很小。略有震荡，可以接受，管子进不了线性区，强迫症的话可以适当调大栅极电阻。

方方正正的帅哥波

无振铃无尖峰无线性损耗的三无产品，这就是最完美的波形了。

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新型电源芯片问世：3D封装技术，内置MOS支持100W快充

近年来，手机快充的普及给人们工作和生活带来了极大的方便，它可以大为减少便携式电子设备的充电时间，提高人们工作和生活的效率。但随着经济的发展以及人们生活节奏的不断加快，更快充电速度、更小体积的充电器逐渐成为人们的一种新需求，这引发了芯片原厂对大功率高功率密度快充方案的持续探索。

作为国内大功率高功率密度快充解决方案的开拓者，亚成微电子在近日推出了一款高集成度的电源管理芯片RM6620DS，芯片采用行业领先的3D封装技术，内部集成了支持CCM/QR的反激式PWM控制器、650V超结MOSFET、超结MOS分段驱动器以及高压启动管，最大输出功率120W，具有高效率、高导热率、高通流、高雪崩耐量等特点。

芯片采用wQFN8*8封装，可使电源系统设计更加简洁，大大节省开关电源元件数量，减少PCB体积，提高开关电源的功率密度，有效地帮助快充电源厂商加速大功率快充量产并节省物料成本。

RM6620DS是一款内置高压超结MOSFET、高性能高可靠性电流控制型PWM开关控制芯片，全电压范围内待机功耗小于75mW，满足六级能效标准，并且支持CCM/QR混合模式。

RM6620DS集成多种工作模式，在重载情况下，系统工作在传统的固频130KHz的PWM模式下，在低压输入时会进入CCM模式；在重载情况下，系统工作在QR模式，以降低开关损耗，同时结合PFM工作模式提高系统效率。

RM6620DS采用专有的分段驱动技术，搭配超结MOSFET改善EMI设计；在轻载或空载情况下，系统工作在Burst Mode模式，有效去除音频噪音，同时在该模式下，RM6620DS本身损耗极低，因此可以做到超低待机功耗。在任何模式下，都集成了特有抖频工作模式，以改善EMI。

RM6620DS同时集成了多种保护模式和补偿电路，包括VCC OVP、内置OTP、外置OVP、欠压锁定（uvlo)、逐周期过流保护OCP、过载保护（OLP）、CS短路保护、输出肖特基短路保护等，并内置斜坡补偿功能。

亚成微电子是一家专注高速功率集成技术的高端模拟IC设计公司，在USB PD快充领域，致力于为客户提供高可靠性的高功率密度快充解决方案，目前已推出国内首款ZVS反激开关电源芯片RM6801S、国内首批E-Mode GaN FET直驱ZVS反激控制芯片RM6801SN以及采用新一代PWM控制技术（自供电双绕组架构）的初级主控芯片RM6715S、RM6717S；同时推出了基于RM6801SN/RM6601SN的高功率密度大功率氮化镓快充方案以及高集成度小功率快充方案，已实现目前快充市场主流功率段覆盖。

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