前一段時間有個兄弟問了個問題,把我問住了,問題是這個:
如上圖,串聯的電阻R1到底是放在靠近IC端,還是靠近MOS端?(注意,圖中的L1是走線寄生電感,并不是這里放了個電感器件)
我們具體溝通的情況是這樣的:
這位兄弟說大部分工程師和IC原廠都是這么做的,但是沒有說為什么,我當時也不清楚。但是這個問題確實是個好問題,現實中的確存在。
任何一個問題都是提升技術的機會,所以,我記了下來,然后花時間看了看。
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串聯的電阻是干什么用的。
簡單說,這個串聯的電阻就是抑制振蕩用的,具體怎么回事,我以前專門寫過文章,不知道的可以去瞅瞅——“LC串聯諧振的意義-MOS管柵極電阻”
真實情況如何
首先,這位兄弟說大部分都是放靠近MOS端。關于這一點,我先去求證了下,看實際情況是否真是如此?
一般這種驅動MOS的電路,開關電源和電機驅動居多,因此,我就去找了這兩類IC的廠商,去看看它們的demo板是怎么Layout的。
Demo板硬件設計可以直接在Ti官網下載,如下圖,可以看到,串聯電阻是放置在MOS管端的。
2、Ti的POE方案TPS23753A的Demo板
原理圖如下:
PCB如下圖,串聯電阻也是放置在靠近MOS管端。
3、 MPS的無刷電機驅動芯片MP6535。
如下圖,6個MOS的柵極串聯電阻R18,R19,R20,R21,R22,R23放置在中間。
從走線長度看,Q1,Q2,Q3串聯的電阻離MOS較近,離驅動IC較遠。Q4,Q5,Q6串聯的電阻在MOS和驅動IC中間。
就上面3個例子來說,兄弟說的“大部分情況柵極串聯電阻靠近MOS管放置”確實是屬實的。
那我聊天記錄里面說的“放源端比較好,就像高速信號的阻抗匹配放源端”,這一點又是考慮了什么呢?
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,那么到底柵極驅動信號是不是高速信號呢?
一般來說,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。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信號波形,如下圖的GHA就是:
上升沿大概是400ns,如果要將其看成是高速信號,那么需要滿足公式:
400ns<6*L/(0.1524m)
算得L>10.16m
顯然,我們的柵極走線遠小于10m,所以柵極走線不用看成是高速信號線,也就說不用考慮阻抗匹配的問題,用集總參數模型分析即可。
一般情況下,我們的柵極走線長度不會超過10cm。那么當走線是10cm時,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管驅動電路,上升時間都不會這么小,所以,都是不用將其考慮成高速信號的了,也就是說從這個維度考慮,這個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?
其實從上面兩個模型看來, 對于MOS柵極來說,它們收到的信號沒有任何的差別。
為什么這么說呢?因為電感和電阻始終是串聯的,如果把它們看成一個整體,阻抗就是R+jwL,對于整個電路來說完全是相同的,等效為下面這個:
所以,我不覺得串聯電阻靠近MOS放置有什么特別的作用。
小結
以上就是,我目前對于MOS管柵極串聯電阻放在哪兒的看法。
我覺得放在哪里無所謂,靠近MOS,靠近驅動IC都行,放中間也行,重要的總的走線長度要短(這一點在很多手冊中都有提到,主要為了降低走線寄生電感)。
審核編輯:劉清
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原文標題:PCB Layout時,MOS管柵極串聯電阻放哪兒?
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