Part 01 前言
在MOSFET柵極驅動器電路中,給VCC電源加去耦電容Decoupling Capacitor,這事兒可不能亂來。容值咋算,不是拍腦袋的事兒,得看電路需求和實際應用場景。今天就講講咋算VCC去耦電容的容值。
Part 02 VCC去耦電容的啥用?
在電路里,VCC是PWM控制器的供電,通常是給內部邏輯、驅動電路用的。PWM控制器干活兒時,比如驅動MOSFET的柵極開關,內部會有快速的電流跳變,搞不好就產生電源噪聲。這噪聲可能讓PWM信號失真,影響MOSFET開關效率,甚至讓整個電路不穩。去耦電容的作用就是:吸收高頻噪聲,穩住VCC電壓。提供瞬態電流,補上芯片快速切換時的“電量缺口”。
所以,容值得選對,既能壓住高頻噪聲,又能跟得上芯片的動態需求。
Part 03 如何計算?
PWM控制器驅動MOSFET時,柵極驅動電路會拉大電流,可能是mA到A級,取決于MOSFET的柵極電容和開關頻率。這電流跳變快,電源得跟得上,此時就是去耦電容在充當臨時電源,由于電容充放電,從而會在去耦電容兩端產生紋波電壓ΔV。
lQ,HI:是當輸入驅動為高電平時驅動器的工作電流
DMAX:驅動器的最大工作占空比(以PWM輸出時)
fDRV:是驅動器的工作頻率
QG:是基于柵極驅動的電壓幅值和漏源極關斷狀態電壓的總柵極電荷。
ΔV:電容兩端容許的紋波電壓ΔV(一般為驅動電壓VCC的5%)
去耦電容放VCC引腳旁邊,最好5mm以內,接地端打過孔直通接地層。距離越近,電容越能快速響應。上電后用示波器看VCC波形,噪聲超VCC的5%就調容值或優化布局。
VCC到PWM控制器的路徑有寄生電感,這會讓高頻噪聲更嚴重。電容得選SRF高的,并盡量縮短距離。柵極驅動電流會通過VCC回流,增加噪聲。確保去耦電容離VCC引腳近,接地過孔多,降低返回路徑阻抗。