MOS管过电压与过流防护方案解析

MOS管在电子电路中广泛应用，尤其是在开关电源、功率放大器和电机驱动等高功率场景。然而，由于MOS管自身的耐压能力有限，且在高频应用中容易受到瞬态电压冲击和过流损坏，因此必须采取合理的保护措施，以提高其可靠性和稳定性。

一、MOS管过电压的危害及防护措施

MOS管在工作过程中可能会受到不同类型的过电压影响，包括栅极过电压、漏源极过电压等。如果不加以防护，过高的电压可能会导致MOS管损坏或提前老化。

1. 栅极过电压防护

MOS管的栅极-源极（G-S）间耐压通常较低，一般在±20V以内（具体数值取决于型号）。若栅极电压超过安全范围，可能导致栅极氧化层击穿，永久性损坏MOS管。因此，常见的栅极过电压防护措施包括：

- 稳压管（Zener Diode）钳位：在MOS管栅极与源极之间并联稳压管（如D903），当电压超过设定值时，稳压管导通，限制栅极电压在安全范围内。通常选取的稳压管电压值略高于MOS管的栅极最大额定电压。

- 串联电阻限流：在驱动信号与MOS管栅极之间串联电阻（如R509），该电阻可减少过冲电流，缓和电压变化速率，降低误导通的风险。

- 栅极泄放电阻：在栅极对地加一个高阻值电阻（如R516），可避免栅极电荷积累，从而防止电压异常升高导致误触发。

2. 漏源极过电压防护

MOS管的漏源极（D-S）间电压VDS虽然较高，但在开关过程中，寄生参数可能会引起高频振荡和尖峰电压，超过MOS管的耐压值，导致器件损坏。常见的防护方法包括：

- 齐纳二极管钳位：在MOS管的漏极和源极之间并联齐纳二极管（如D901），当漏源电压超过设定值时，齐纳二极管导通，将过电压能量吸收掉，从而保护MOS管。