在MOS管驅動(dòng)電路中，實(shí)現快速關(guān)斷（快關(guān)）的關(guān)鍵在于優(yōu)化柵極電容的充放電過(guò)程。MOS管的開(kāi)通和關(guān)斷本質(zhì)上是柵極電容充電和放電的過(guò)程：柵極串聯(lián)電阻越大，充放電速度越慢，導致開(kāi)通和關(guān)斷變慢。當驅動(dòng)電路中僅有一個(gè)電阻Rs_on時(shí)，開(kāi)通和關(guān)斷的串聯(lián)電阻相同，均為Rs_on。但通過(guò)添加二極管D和電阻Rs_off（有時(shí)Rs_off=0Ω，即短路），可以實(shí)現關(guān)斷加速。以下是詳細分析。
1. 二極管和Rs_off如何加速關(guān)斷
當MOS管開(kāi)通時(shí)，驅動(dòng)器輸出驅動(dòng)電壓Vg_drive（通常大于10V），此時(shí)Vg_drive大于柵極電壓，二極管D不導通。因此，充電過(guò)程僅通過(guò)Rs_on進(jìn)行，添加Rs_off和二極管對開(kāi)通速度無(wú)影響。
當MOS管關(guān)斷時(shí)，Vg_drive接地（GND），柵極電壓高于Vg_drive，二極管D導通。放電過(guò)程通過(guò)Rs_off并聯(lián)Rs_on進(jìn)行（忽略二極管導通壓降）。兩個(gè)電阻并聯(lián)后的等效電阻Rs_off//Rs_on小于任何一個(gè)單獨電阻，因此放電時(shí)的等效串聯(lián)電阻小于開(kāi)通時(shí)的Rs_on。電阻越小，充放電速度越快，從而加速關(guān)斷。
2. 為什么關(guān)斷時(shí)間比開(kāi)通時(shí)間更長(cháng)
如果開(kāi)通和關(guān)斷的電阻相同，關(guān)斷時(shí)間仍會(huì )較長(cháng)。原因在于MOS管開(kāi)通和關(guān)斷的損耗發(fā)生在不同階段（如下圖所示），且充電和放電曲線(xiàn)不對稱(chēng)。
?開(kāi)通階段：損耗主要發(fā)生在t2（柵極從門(mén)限電壓Vgs(th)充電到米勒平臺電壓Vgp）和t3（米勒平臺電壓Vgp持續期間）。
?關(guān)斷階段：損耗主要發(fā)生在t6（米勒平臺電壓Vgp持續期間）和t7（柵極從Vgp放電到Vgs(th)）。
t2和t7互為逆過(guò)程，t3和t6也互為逆過(guò)程。直覺(jué)上時(shí)間應相同，但實(shí)際不同，原因如下：
2.1 t2 < t7 的原因
Vgs(th)和Vgp一般較低（約1~3V），而Vg_drive較高（常大于10V）。在RC充放電曲線(xiàn)中，充電時(shí)電壓從0V開(kāi)始上升，Vgs(th)和Vgp位于曲線(xiàn)前期（上升快）；放電時(shí)電壓從Vg_drive開(kāi)始下降，Vgs(th)和Vgp位于曲線(xiàn)后期（下降慢）。如下圖所示：
例如，TI的NMOS參數：Vgs(th)=1.3V，Vgp=2.5V（如下圖所示）。
因此
因此，t2階段充電快、耗時(shí)短；t7階段放電慢、耗時(shí)長(cháng)，導致t2 < t7。
2.2 t3 < t6 的原因
米勒平臺階段（t3和t6）的電荷量相同，均為米勒電荷Qgd。但充電電流Ig(充) = (Vg_drive - Vgp)/R，放電電流Ig(放) = Vgp/R。由于Vg_drive >> Vgp（如10V vs 2.5V），Ig(充) > Ig(放)。電荷量相同時(shí)，電流越大，時(shí)間越短，因此t3 < t6。
綜上
綜上，總開(kāi)通時(shí)間(t2 + t3) < 總關(guān)斷時(shí)間(t7 + t6)。實(shí)際示例如下圖所示：t2=18ns < t7=88.6ns，t3=29.8ns < t6=104.5ns。
3. 小結
關(guān)斷時(shí)間更長(cháng)的根本原因是Vgs(th)和Vgp較低（1~3V），相對于高驅動(dòng)電壓Vg_drive，放電過(guò)程處于RC曲線(xiàn)后期，速度較慢。因此，添加二極管和Rs_off來(lái)減小關(guān)斷電阻，是優(yōu)化驅動(dòng)電路的關(guān)鍵。這解釋了為什么專(zhuān)門(mén)加速關(guān)斷：在相同電阻下，關(guān)斷耗時(shí)更長(cháng)，增加快關(guān)電路可減少損耗并提升效率。
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