如何通过调节驱动速度改善EMI？

在电力电子技术中，主动功率器件对开关电源系统的意义至关重要，理解MOSFET的开通与关断过程对电源设计也有着积极的作用，基于该理解，可通过调节驱动过程来改善EMI问题。

以N沟道增强型MOSFET为例，通常我们使用以下简化模型来分析MOSFET的开通与关断过程。这里的电容电阻二极管等都是理想的器件。其开通过程主要分为以下几个过程。如图所示：

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1. 在[t0,t1]时间内，驱动电压vgs从0开始上升，此阶段vgs电压低于MOSFET的开启电压Vth，MOSFET会工作在截止区域，此时工作状态没有改变。

2. 在[t1, t2]时间内，vgs持续升高且当vgs大于Vth时，开始有正向电流。该电流与vgs满足以下关系

id(vgs-vth)gfs

其中gfs为该MOSFET的跨导。

由于电流id上升过程中，vds一直处于较高电压位置，这会产生开通损耗，因此一般会尽量缩短[t1, t2]持续的时间以降低损耗。

3. 在[t2, t3]时间内，当电流全部换流到MOSFET之后，随着vgs继续上升，id电流继续增大，MOSFET两端的电容Cds开始放电，vds开始下降。此过程会产生一个动态的平衡状态：即驱动电流与Cgd放电电流相等，vgs电压刚好维持MOSFET流过所有负载电流与结电容放电电流。这一段vgs几乎不变的状态称为米勒平台(Miller Plateau)：

Vgs_millerVth+Idgfs

米勒平台持续的过程是十分重要且有意义的过程。这段时间刚好对应vds下降的过程，加上之前id上升的过程，均存在电压和电流都大于零的区域，这两个阶段均会产生开关损耗，且持续的时间越长，开关损耗就会越大。

但如果米勒平台太短，vds下降的速度就会很快，这会产生很严重的EMI问题，且会产生较大的电流脉冲。这使得寄生电感上的产生电压尖峰，最终会对器件的耐压提出更高的挑战。

4. 在[t3, t4]时间内，此时开通已经基本完成，继续增大vgs会降低MOSFET的导通电阻RDS(ON)，从而进一步降低导通损耗，提高系统效率。

MOSFET关断过程与上述类似。这里不再赘述。

 

编号S01131

下降沿变慢✌👌

18分钟前

Jayden，Mere，LuLu

Mere：666👍

Charlie：增大了驱动电阻吗？

编号S01131回复Charlie：是的，改善下EMI。

在实际电源设计中，EMI测试始终较大，难以通过时，一般可以通过调整EMI滤波器的设计或者更改变压器的设计等方式来降低EMI，但是这些方式的成本都相对较高。

另一种方式可以是增大驱动电阻Rg。一般控制器的驱动电压是固定的，增大Rg，会使得给Cgs的充电电流降低，从而延长米勒平台的时间，也就降低了vds的下降速度，最终会减弱EMI。

相对于其他方式，增大驱动电阻的方式来改善EMI的成本会低很多。需要注意的是，增大驱动电阻来降低EMI的方法会增大开关损耗以及会增大MOSFET的导通损耗，但也会减弱驱动回路的各种振荡干扰，防止误开关。因此需要权衡利弊来控制驱动电阻的大小。