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功率器件MOSFET开关过程大揭秘

2021-08-27 11:49

本文摘要:输出功率器件MOSFET做为一种在电源变压器新新产品开发全过程中必不可少的最重要元器件,历年是新手技术工程师刚开始了解电源设计时的通过自学关键之一,而搞清楚MOSFET的导通和变频器全过程则是头等大事。文中将不容易就输出功率MOSFET的导通和变频器全过程进行深入分析和汇总。 MOSFET导通全过程 想搞清楚MOSFET的导通和变频器全过程,最先务必保证的一个流程便是建立一个基本的MOSFET电源电路实体模型。

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输出功率器件MOSFET做为一种在电源变压器新新产品开发全过程中必不可少的最重要元器件,历年是新手技术工程师刚开始了解电源设计时的通过自学关键之一,而搞清楚MOSFET的导通和变频器全过程则是头等大事。文中将不容易就输出功率MOSFET的导通和变频器全过程进行深入分析和汇总。

  MOSFET导通全过程  想搞清楚MOSFET的导通和变频器全过程,最先务必保证的一个流程便是建立一个基本的MOSFET电源电路实体模型。文中所建立的MOSFET开关电源实体模型,关键体现的是较低导通值MOSFET寄主主要参数:G、D、S间的电容器,CGS,CGD,CDS作为剖析驱动器全过程;DS间的寄主三极管,剖析漏极振荡对MOSFET的危害:一是內部三极管导通而山崩,二是CGD藕合引起门近于电位差降低,使MOSFET欺诈合。

  在文中所建立的这一MOSFET七层模型中,实体模型内所描述的身体寄主三极管中还特别是在包含一个最重要的寄主器件,体二极管。体二极管是MOSFET制成加工工艺中造成的难以避免的副产物,它和一般的PN结型二极管一样有难以克服的反向恢复時间tf。

在高速实时整流器运用于中,tf立即危害开关电源管的特性和耗损。  图1MOSFET开关电源实体模型  最先看来输出功率器件MOSFET的导通全过程,在文中所建立的这一开关电源实体模型中执行到铜作业者,这时PWM上拉电阻数据信号历经功率放大电路转换,大门口近于充电电池。一路电流是为CGS充电电池,电流历经源近于,特性阻抗回到地。另一路是为CGD充电电池。

CGS上的电位差逐渐降低,充满著到达门近于开启电压时,DS闸极间刚开始经常会出现电流,第一阶段完成,如图2下图的1,2时间范围。第二阶段关键对电容器CGD充电电池,VDS电压刚开始升高,门近于电压依然降低,CGD展示出为斯泰格电容器,容积放缩类似20倍,这环节闸极电流和电压另外不会有也是开关损耗的阶段,如图2下图的第三时间范围。  当MOSFET器件内的门极电压被建立一起后,这时器件內部的VDS电压将不容易升高到极小值,因为MOSFET的操控电子器件与闸极电流基本上阻隔,一旦MOSFET开启后,门近于只流进纳安级的电流,驱动器电流能够忽略。

  图2MOSFET导通波形图  下边大家以这一MOSFET的导通全过程为例证,深入分析一下当这一器件在开关电源頻率为250KHz标准下时,其门近于电压从0v降低到10v在tr時间内的需要的均值电流。在这里一标准下,配搭AOD436,则N-MOSFET13MOhm@Vgs=4.9V,设计方案回绝驱动器時间tr为15ns,则充满著CGS所需电流I1为该時间电容器电压转变的求微分,这时有公式计算为:  当輸出电流顺利完成对输出功率器件CGD电容器的充电电池后,这时漏极导通,则电容器D、S间的电压由供电系统电压VIN升高到导通损耗。强调导通损耗VDS充裕小,那样CDS两边的损耗为VIN VGS,这时有公式计算:  根据对上原文中所获得的驱动器电流公式计算进行推算出来,我们可以下结论,这时总的驱动器电流Ig=IGS IGD。

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虽然门近于輸出电流均值5-8A,但延迟时间只有15ns,这就回绝光耦电路在开启MOSFET时有充裕的正电荷出狱工作能力。某种意义变频器MOSFET时,门极上的正电荷要比较慢释放,除开有静电感应电源电路外,光耦电路也有吸入电流工作能力,保证 MOSFET比较慢变频器,提升开关损耗。  MOSFET变频器全过程  在了解了输出功率器件MOSFET的导通全过程后,其变频器全过程的剖析就越来越较为更非常容易了一些。

当这一器件被执行变频器作业者时,这时器件中的门极电容器静电感应,电压升高至斯泰格服务平台时,VDS电压降低到輸出电压。门近于电压降至开启电压时,闸极电流消退,变频器完成。  在执行变频器作业者的全过程中,因为MOSFET的门极正电荷务必在短期内内放空自己,因而光耦电路不但要获得静电感应电源电路,还务必不具有比较慢吸入电流工作能力。

门极的电容器正电荷累官全力不容易造成 静电感应毁损,比较慢静电感应电源电路也是保证 开关电源管安全系数的最重要对策。可是VDS比较慢变频器带来的不良影响是溢近于di/dt引起的电压顶峰,如同前边剖析的它有可能带来门极的欺诈意合MOSFET內部寄主三极管导通而超温。

  图3MOSFET变频器时,漏极的起伏波型  之上便是文中对于输出功率器件MOSFET的导通和变频器过程中所进行的汇总和剖析,期待根据文中的共享资源,对诸位新手技术工程师的通过自学带来一些帮助。


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