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PCB Layout時(shí),MOS管柵極串聯(lián)電阻放哪兒?

發(fā)布人:yingjian 時(shí)間:2022-06-22 來(lái)源:工程師 發(fā)布文章

前一段時(shí)間有個(gè)兄弟問(wèn)了個(gè)問(wèn)題,把我問(wèn)住了,問(wèn)題是這個(gè):

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如上圖,串聯(lián)的電阻R1到底是放在靠近IC端,還是靠近MOS端?(注意,圖中的L1是走線(xiàn)寄生電感,并不是這里放了個(gè)電感器件)

 

我們具體溝通的情況是這樣的:

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這位兄弟說(shuō)大部分工程師和IC原廠(chǎng)都是這么做的,但是沒(méi)有說(shuō)為什么,我當時(shí)也不清楚。但是這個(gè)問(wèn)題確實(shí)是個(gè)好問(wèn)題,現實(shí)中的確存在。

 

任何一個(gè)問(wèn)題都是提升技術(shù)的機會(huì ),所以,我記了下來(lái),然后花時(shí)間看了看。

 

在這之前,為了讓所有兄弟都能跟上節奏,那必須先得搞清楚這個(gè)串聯(lián)的電阻是干什么用的。

 

簡(jiǎn)單說(shuō),這個(gè)串聯(lián)的電阻就是抑制振蕩用的,具體怎么回事,我以前專(zhuān)門(mén)寫(xiě)過(guò)文章,不知道的可以去瞅瞅——“LC串聯(lián)諧振的意義-MOS管柵極電阻”

 

真實(shí)情況如何

 

首先,這位兄弟說(shuō)大部分都是放靠近MOS端。關(guān)于這一點(diǎn),我先去求證了下,看實(shí)際情況是否真是如此?

 

一般這種驅動(dòng)MOS的電路,開(kāi)關(guān)電源和電機驅動(dòng)居多,因此,我就去找了這兩類(lèi)IC的廠(chǎng)商,去看看它們的demo板是怎么Layout的。

 

1、  TI的無(wú)刷電機驅動(dòng)芯片DRV8300的demo板

Demo板硬件設計可以直接在Ti官網(wǎng)下載,如下圖,可以看到,串聯(lián)電阻是放置在MOS管端的。

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2、  Ti的POE方案TPS23753A的Demo板

原理圖如下:

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PCB如下圖,串聯(lián)電阻也是放置在靠近MOS管端。

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3、  MPS的無(wú)刷電機驅動(dòng)芯片MP6535。

如下圖,6個(gè)MOS的柵極串聯(lián)電阻R18,R19,R20,R21,R22,R23放置在中間。


從走線(xiàn)長(cháng)度看,Q1,Q2,Q3串聯(lián)的電阻離MOS較近,離驅動(dòng)IC較遠。Q4,Q5,Q6串聯(lián)的電阻在MOS和驅動(dòng)IC中間。

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就上面3個(gè)例子來(lái)說(shuō),兄弟說(shuō)的“大部分情況柵極串聯(lián)電阻靠近MOS管放置”確實(shí)是屬實(shí)的。

 

那我聊天記錄里面說(shuō)的“放源端比較好,就像高速信號的阻抗匹配放源端”,這一點(diǎn)又是考慮了什么呢?

 

是否需要考慮阻抗匹配


考慮到阻抗匹配,那就是將信號看作是高速信號,那么到底柵極驅動(dòng)信號是不是高速信號呢?

 

一般來(lái)說(shuō),高速信號的認定規則是這樣的:信號的上升沿小于6倍的傳輸延時(shí)。那我們大致算一下就知道是不是高速信號了。


PCB上信號傳輸速度為6inch/ns,也就是0.1524m/ns

 

以DRV8300為例子,可以從手冊中看到柵極驅動(dòng)信號波形,如下圖的GHA就是:

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上升沿大概是400ns,如果要將其看成是高速信號,那么需要滿(mǎn)足公式:

400ns<6*L/(0.1524m)


算得L>10.16m

 

顯然,我們的柵極走線(xiàn)遠小于10m,所以柵極走線(xiàn)不用看成是高速信號線(xiàn),也就說(shuō)不用考慮阻抗匹配的問(wèn)題,用集總參數模型分析即可。

 

一般情況下,我們的柵極走線(xiàn)長(cháng)度不會(huì )超過(guò)10cm。那么當走線(xiàn)是10cm時(shí),如果要將其看成是高速信號,那么對應的Tr<3.9ns。

 

我印象中,MOS管驅動(dòng)電路,上升時(shí)間都不會(huì )這么小,所以,都是不用將其考慮成高速信號的了,也就是說(shuō)從這個(gè)維度考慮,這個(gè)電阻不必放置到靠近源端IC。

 

放置到靠近MOS端有什么好處


既然不必放到靠近IC,那么放到靠近MOS有什么好處呢?

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其實(shí)從上面兩個(gè)模型看來(lái), 對于MOS柵極來(lái)說(shuō),它們收到的信號沒(méi)有任何的差別。


為什么這么說(shuō)呢?因為電感和電阻始終是串聯(lián)的,如果把它們看成一個(gè)整體,阻抗就是R+jwL,對于整個(gè)電路來(lái)說(shuō)完全是相同的,等效為下面這個(gè):

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所以,我不覺(jué)得串聯(lián)電阻靠近MOS放置有什么特別的作用。

 

小結


以上就是,我目前對于MOS管柵極串聯(lián)電阻放在哪兒的看法。

 

我覺(jué)得放在哪里無(wú)所謂,靠近MOS,靠近驅動(dòng)IC都行,放中間也行,重要的總的走線(xiàn)長(cháng)度要短(這一點(diǎn)在很多手冊中都有提到,主要為了降低走線(xiàn)寄生電感)。

 

當然了,極有可能有其它我還沒(méi)考慮到的因素,所以我覺(jué)得放哪兒都行是不對的。


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