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功率器件MOSFET开关过程大揭秘

时期:2022-07-25 23:57 点击数:
本文摘要:功率器件MOSFET作为一种在开关电源新产品研发过程中不可或缺的最重要元件,历年来是新人工程师开始认识电源设计时的自学重点之一,而弄清楚MOSFET的导通和变频器过程则是重中之重。本文将不会就功率MOSFET的导通和变频器过程展开详细分析和总结。 MOSFET导通过程 想弄清楚MOSFET的导通和变频器过程,首先必须做到的一个步骤就是创建一个基础的MOSFET电路模型。

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功率器件MOSFET作为一种在开关电源新产品研发过程中不可或缺的最重要元件,历年来是新人工程师开始认识电源设计时的自学重点之一,而弄清楚MOSFET的导通和变频器过程则是重中之重。本文将不会就功率MOSFET的导通和变频器过程展开详细分析和总结。  MOSFET导通过程  想弄清楚MOSFET的导通和变频器过程,首先必须做到的一个步骤就是创建一个基础的MOSFET电路模型。本文所创建的MOSFET电源模型,主要反映的是较低导通值MOSFET宿主参数:G、D、S间的电容,CGS,CGD,CDS用作分析驱动过程;DS间的宿主三极管,分析漏极扰动对MOSFET的影响:一是内部三极管导通而雪崩,二是CGD耦合引发门近于电位下降,使MOSFET误导合。

  在本文所创建的这一MOSFET参考模型中,模型内所叙述的体内宿主三极管中还尤其包括一个最重要的宿主器件,体二极管。体二极管是MOSFET做成工艺中产生的不可避免的副产品,它和普通的PN结型二极管一样有难以克服的反向恢复时间tf。

在高速实时整流应用于中,tf直接影响电源管的性能和损耗。  图1MOSFET电源模型  首先来看功率器件MOSFET的导通过程,在本文所创建的这一电源模型中继续执行到铜操作者,此时PWM高电平信号经过功率放大切换,对门近于电池。一路电流是为CGS电池,电流经过源近于,阻抗返回地。另一路是为CGD电池。

CGS上的电位渐渐下降,充满著抵达门近于打开电压时,DS闸极间开始经常出现电流,第一阶段完结,如图2右图的1,2时间段。第二阶段主要对电容CGD电池,VDS电压开始上升,门近于电压仍然下降,CGD展现出为米勒电容,容量缩放相似20倍,这阶段闸极电流和电压同时不存在也是开关损耗的时期,如图2右图的第3时间段。

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  当MOSFET器件内的门极电压被创建一起后,此时器件内部的VDS电压将不会上升到最小值,由于MOSFET的掌控电子与闸极电流几乎隔绝,一旦MOSFET打开后,门近于只流到纳安级的电流,驱动电流可以忽视。  图2MOSFET导通波形图  下面我们以这一MOSFET的导通过程为事例,具体分析一下当这一器件在电源频率为250KHz条件下时,其门近于电压从0v下降到10v在tr时间内的所需的平均值电流。在这一条件下,搭配AOD436,则N-MOSFET13mOhm@Vgs=4.5V,设计拒绝驱动时间tr为15ns,则充满著CGS所需电流I1为该时间电容电压变化的微分,此时有公式为:  当输出电流已完成对功率器件CGD电容的电池后,此时漏极导通,则电容D、S间的电压由供电电压VIN上升到导通压降。

指出导通压降VDS充足小,这样CDS两端的压降为VIN+VGS,此时有公式:  通过对上文中所获取的驱动电流公式展开计算出来,我们可以得出结论,此时总的驱动电流Ig=IGS+IGD。尽管门近于输出电流平均5-8A,但持续时间只有15ns,这就拒绝驱动电路在打开MOSFET时有充足的电荷获释能力。某种程度变频器MOSFET时,门极上的电荷要较慢泄放,除了有静电电路外,驱动电路还有吸食电流能力,确保MOSFET较慢变频器,增加开关损耗。  MOSFET变频器过程  在理解了功率器件MOSFET的导通过程后,其变频器过程的分析就变得比较更容易了一些。

当这一器件被继续执行变频器操作者时,此时器件中的门极电容静电,电压上升至米勒平台时,VDS电压下降到输出电压。门近于电压降至打开电压时,闸极电流消失,变频器完结。  在继续执行变频器操作者的过程中,由于MOSFET的门极电荷必须在短时间内放空,因此驱动电路不仅要获取静电电路,还必须不具备较慢吸食电流能力。门极的电容电荷累官大力不易导致静电损毁,较慢静电电路也是确保电源管安全性的最重要措施。

但是VDS较慢变频器带给的负面影响是溢近于di/dt引发的电压尖峰,正如前面分析的它有可能带给门极的误导合和MOSFET内部宿主三极管导通而过热。  图3MOSFET变频器时,漏极的波动波形  以上就是本文针对功率器件MOSFET的导通和变频器过程所展开的总结和分析,期望通过本文的共享,对各位新人工程师的自学带给一些协助。


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