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MOSFET栅极驱动器电路中VCC电源的去耦电容容值怎么计算?

Part 01 前言

在MOSFET栅极驱动器电路中,给VCC电源加去耦电容Decoupling Capacitor,这事儿可不能乱来。容值咋算,不是拍脑袋的事儿,得看电路需求和实际应用场景。今天就讲讲咋算VCC去耦电容的容值。

Part 02 VCC去耦电容的啥用?

在电路里,VCC是PWM控制器的供电,通常是给内部逻辑、驱动电路用的。PWM控制器干活儿时,比如驱动MOSFET的栅极开关,内部会有快速的电流跳变,搞不好就产生电源噪声。这噪声可能让PWM信号失真,影响MOSFET开关效率,甚至让整个电路不稳。去耦电容的作用就是:吸收高频噪声,稳住VCC电压。提供瞬态电流,补上芯片快速切换时的“电量缺口”。

所以,容值得选对,既能压住高频噪声,又能跟得上芯片的动态需求。

Part 03 如何计算?

PWM控制器驱动MOSFET时,栅极驱动电路会拉大电流,可能是mA到A级,取决于MOSFET的栅极电容和开关频率。这电流跳变快,电源得跟得上,此时就是去耦电容在充当临时电源,由于电容充放电,从而会在去耦电容两端产生纹波电压ΔV。

lQ,HI:是当输入驱动为高电平时驱动器的工作电流

DMAX:驱动器的最大工作占空比(以PWM输出时)

fDRV:是驱动器的工作频率

QG:是基于栅极驱动的电压幅值和漏源极关断状态电压的总栅极电荷。

ΔV:电容两端容许的纹波电压ΔV(一般为驱动电压VCC的5%)

去耦电容放VCC引脚旁边,最好5mm以内,接地端打过孔直通接地层。距离越近,电容越能快速响应。上电后用示波器看VCC波形,噪声超VCC的5%就调容值或优化布局。

VCC到PWM控制器的路径有寄生电感,这会让高频噪声更严重。电容得选SRF高的,并尽量缩短距离。栅极驱动电流会通过VCC回流,增加噪声。确保去耦电容离VCC引脚近,接地过孔多,降低返回路径阻抗。 

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