功率MOS管开启时输出过冲太大，有什么好的解决办法？

libo123 · 发表于 2024-8-8 16:02:10

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开关调制电路的输出需要驱动1A左右的负载，因此末级的功率PMOS管尺寸较大；5V电源端和地端加上1nH电感模拟键合线影响后，输出由0V切换到5V时，过冲非常大，芯片的VDD供电引脚处，电压甚至超过7.5V；出于对电路中器件的可靠性考虑，希望减小该过冲，不知道各位大佬们有什么好的建议？

libo123 · 发表于 2024-8-8 16:22:22

过冲的原因在于快速变化的电流通过电感（dv = L *（di/dt））

本人曾尝试两种办法减小末级PMOS管开启时的电流变化：
1）将末级PMOS管的栅极信号下降沿减慢；
2）将末级PMOS管分为若干部分，分段开启（比如分为5部分，通过将各部分PMOS管的栅极信号做相应延时，先开启第1部分PMOS管，然后依次第2部分、第3部分、第4部分，最后第5部分）；

由于电感的客观存在，芯片VDD供电端的电压过冲可减小到6V左右（供电5V）

对于第1种办法，相对容易接受；
对于第2种办法，不知道有没有人用过？
有讨论中提到并联PMOS管的动态电流分配引发的发热、可靠性等问题，由于各部分PMOS管的栅极信号延时较小（2ns），如此短暂的时间，先开启的第1部分PMOS管相比于第5部分PMOS管，确实会先承受10ns左右的电流负载；但是同样的，第1部分PMOS管先关断；从动态平均电流来看，5个部分PMOS管承受的动态电流基本相等，不知道这么考虑是否正确。

libo123 · 发表于 2024-8-8 16:24:44

另外，如果不做任何设计改进，对于5.5V额定工作电压的器件，短暂（＜10ns）的电压过冲(7.5V)是否会对器件的长期可靠性有大的影响？

cl_li · 发表于 2024-8-8 17:57:58

楼主咋解决的？分块驱动？下管软关断？还是降低驱动能力呀？

libo123 · 发表于 2024-8-8 18:14:40

cl_li 发表于 2024-8-8 17:57
楼主咋解决的？分块驱动？下管软关断？还是降低驱动能力呀？

功率MOS管肯定是分块了，只是软开启的方式有减小各块功率MOS管的前级驱动能力（但仍然尽量保证各块MOS管同时开启）和分块MOS管间隔开启；

个人是用过第1种方式的，只是想讨论一下第2种方式（分块功率MOS管间隔开启）的可行性

另外，想请教一下大佬们，对于器件短暂（小于10ns）超过额定电压的影响是否可以忽略？因为ESD是不是也可以认为是短暂的过冲啊？

千年榆木万年荫 · 发表于 2024-9-14 17:11:26

第二种方法博主现在有啥研究了嘛，感觉之前好像看过这么做的

bohaiyujialing · 发表于 2024-9-19 20:20:29

libo123 发表于 2024-8-8 18:14
功率MOS管肯定是分块了，只是软开启的方式有减小各块功率MOS管的前级驱动能力（但仍然尽量保证各块MOS管 ...

10ns短暂过压到7.5V，5V device大概率不会损坏，长期来看会影响可靠性和device寿命，不过这也取决于整生命周期内过压的总次数。

semico_ljj · 发表于 2024-9-20 10:23:27

软启动

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