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干货 | 技术牛人分享功率MOSFET的15点经验

返回列表 来源: 浏览: 发布日期:2019-11-18 17:46【

功率凯发k8娱乐官网下载MOSFET的正导游通等效电路

等效电路


阐明:

功率 MOSFET 正导游通时可用一电阻等效,该电阻与温度有关,温度升高,该电阻变大;它还与门极驱动电压的巨细有关,驱动电压升高,该电阻变小。具体的联系曲线可从制造商的手册中取得。


功率MOSFET的反导游通等效电路

等效电路(门极不加操控)


阐明:

即内部二极管的等效电路,可用一电压降等效,此二极管为MOSFET 的体二极管,大都情况下,因其特性很差,要防止运用。


功率MOSFET的反导游通等效电路

等效电路(门极加操控)


阐明:

功率 MOSFET 在门级操控下的反导游通,也可用一电阻等效,该电阻与温度有关,温度升高,该电阻变大;它还与门极驱动电压的巨细有关,驱动电压升高,该电阻变小。具体的联系曲线可从制造商的手册中取得。此作业状况称为MOSFET 的同步整流作业,是低压大电流输出开关电源中十分重要的一种作业状况。

功率MOSFET的正向截止等效电路

等效电路


阐明:

功率 MOSFET 正向截止时可用一电容等效,其容量与所加的正向电压、环境温度等有关,巨细可从制造商的手册中取得。


功率MOSFET的稳态特性总结

(1):功率MOSFET 稳态时的电流/电压曲线


(2):阐明

功率 MOSFET 正向饱满导通时的稳态作业点:

当门极不加操控时,其反导游通的稳态作业点同二极管。


(3):稳态特性总结

-- 门极与源极间的电压Vgs 操控器材的导通状况;当VgsVth时,器材处于导通状况;器材的通态电阻与Vgs有关,Vgs大,通态电阻小;大都器材的Vgs为 12V-15V ,额外值为+-30V;

-- 器材的漏极电流额外是用它的有效值或平均值来标称的;只需实践的漏极电流有效值没有超越其额外值,确保散热没问题,则器材便是安全的;

-- 器材的通态电阻呈正温度系数,故原理上很简单并联扩容,但实践并联时,还要考虑驱动的对称性和动态均流问题;

-- 现在的 Logic-Level的功率 MOSFET,其Vgs只需 5V,便可确保漏源通态电阻很小;

-- 器材的同步整流作业状况已变得愈来愈广泛,原因是它的通态电阻十分小(现在最小的为2-4 毫欧),在低压大电流输出的DC/DC 中已是最要害的器材;


包括寄生参数的功率MOSFET等效电路

等效电路


阐明:

实践的功率MOSFET 可用三个结电容,三个沟道电阻,和一个内部二极管及一个抱负MOSFET 来等效。三个结电容均与结电压的巨细有关,而门极的沟道电阻一般很小,漏极和源极的两个沟道电阻之和即为MOSFET 饱满时的通态电阻。

功率MOSFET的注册和关断进程原理(1):注册和关断进程试验电路





(2):MOSFET 的电压和电流波形



(3):开关进程原理

注册进程[ t0 ~ t4 ]:

-- 在 t0 前,MOSFET 作业于截止状况,t0 时,MOSFET 被驱动注册;

-- [t0-t1]区间,MOSFET 的GS 电压经Vgg 对Cgs充电而上升,在t1时刻,抵达保持电压Vth,MOSFET 开端导电;

-- [t1-t2]区间,MOSFET 的DS 电流添加,Millier 电容在该区间内因DS 电容的放电而放电,对GS 电容的充电影响不大;

-- [t2-t3]区间,至t2 时刻,MOSFET 的DS 电压降至与Vgs 相同的电压,Millier 电容大大添加,外部驱动电压对Millier 电容进行充电,GS 电容的电压不变,Millier 电容上电压添加,而DS电容上的电压持续减小;

-- [t3-t4]区间,至t3 时刻,MOSFET 的DS 电压降至饱满导通时的电压,Millier 电容变小并和GS 电容一同由外部驱动电压充电,GS 电容的电压上升,至t4 时刻停止。此刻GS 电容电压已达稳态,DS 电压也达最小,即安稳的通态压降。


关断进程[ t5 ~t9 ]:

-- 在 t5 前,MOSFET 作业于导通状况, t5 时,MOSFET 被驱动关断;

-- [t5-t6]区间,MOSFET 的Cgs 电压经驱动电路电阻放电而下降,在t6 时刻,MOSFET 的通态电阻轻轻上升,DS 电压梢稍添加,但DS 电流不变;

-- [t6-t7]区间,在t6 时刻,MOSFET 的Millier 电容又变得很大,故GS 电容的电压不变,放电电流流过Millier 电容,使DS 电压持续添加;

-- [t7-t8]区间,至t7 时刻,MOSFET 的DS 电压升至与Vgs 相同的电压,Millier 电容敏捷减小,GS 电容开端持续放电,此刻DS 电容上的电压敏捷上升,DS 电流则敏捷下降;

-- [t8-t9]区间,至t8 时刻,GS 电容已放电至Vth,MOSFET 彻底关断;该区间内GS 电容持续放电直至零。

因二极管反向康复引起的MOSFET开关波形(1):试验电路


(2):因二极管反向康复引起的MOSFET 开关波形


功率MOSFET的功率损耗公式(1):导通损耗


该公式对操控整流和同步整流均适用。


该公式在体二极管导通时适用。


(2):容性注册和理性关断损耗



为MOSFET 器材与二极管回路中的一切散布电感只和。一般也可将这个损耗当作器材的理性关断损耗。


(3):开关损耗


注册损耗:


考虑二极管反向康复后:


关断损耗:


驱动损耗:

功率MOSFET的挑选准则与进程(1):挑选准则

(A):依据电源标准,合理挑选MOSFET 器材(见下表):

(B):挑选时,如作业电流较大,则在相同的器材额外参数下,

-- 应尽或许挑选正导游通电阻小的 MOSFET;

-- 应尽或许挑选结电容小的 MOSFET。




(2):挑选进程

(A):依据电源标准,核算所选变换器中MOSFET 的稳态参数:

-- 正向阻断电压最大值;

-- 最大的正向电流有效值;

(B):从器材商的DATASHEET 中挑选适宜的MOSFET,可多选一些以便试验时比较;

(C):从所选的MOSFET 的其它参数,如正向通态电阻,结电容等等,预算其作业时的最大损耗,与其它元器材的损耗一同,预算变换器的功率;

(D):由试验挑选终究的MOSFET 器材。

抱负开关的基本要求

(1):符号



(2):要求

(A):稳态要求

合上 K 后

-- 开关两头的电压为零;

-- 开关中的电流有外部电路决议;

-- 开关电流的方向可正可负;

-- 开关电流的容量无限。

断开 K 后

-- 开关两头接受的电压可正可负;

-- 开关中的电流为零;

-- 开关两头的电压有外部电路决议;

-- 开关两头接受的电压容量无限。


(B):动态要求

K 的注册

-- 操控注册的信号功率为零;

-- 注册进程的时刻为零。

K 的关断

-- 操控关断的信号功率为零;

-- 关断进程的时刻为零。


(3):波形


其间:H:操控高电平;L:操控低电平

-- Ion 可正可负,其值有外部电路定;

-- Voff 可正可负,其值有外部电路定。

用电子开关完成抱负开关的约束

(1):电子开关的电压和电流方向有约束

(2):电子开关的稳态开关特性有约束

-- 导通时有电压降;(正向压降,通态电阻等)

-- 截止时有漏电流;

-- 最大的通态电流有约束;

-- 最大的阻断电压有约束;

-- 操控信号有功率要求,等等。


(3):电子开关的动态开关特性有约束

-- 注册有一个进程,其长短与操控信号及器材内部结构有关;

-- 关断有一个进程,其长短与操控信号及器材内部结构有关;

-- 最高开关频率有约束。


现在作为开关的电子器材十分多。在开关电源中,用得最多的是二极管、MOSFET、IGBT 等,以及它们的组合。

电子开关的四种结构

(1):单象限开关


(2):电流双向(双象限)开关



(3):电压双向(双象限)开关



(4):四单象限开关



开关器材的分类

(1):按制造资料分类

-- (Si)功率器材;

-- (Ga)功率器材;

-- (GaAs)功率器材;

-- (SiC)功率器材;

-- (GaN)功率器材;--- 下一代

-- (Diamond)功率器材;--- 再下一代


(2):按是否可控分类

-- 彻底不控器材:如二极管器材;

-- 可操控注册,但不能操控关断:如一般可控硅器材;

-- 全控开关器材

-- 电压型操控器材:如MOSFET,IGBT,IGT/COMFET ,SIT 等;

-- 电流型操控期间:如GTR,GTO 等


(3):按作业频率分类

-- 低频功率器材:如可控硅,一般二极管等;

-- 中频功率器材:如GTR,IGBT,IGT/COMFET;

-- 高频功率器材:如MOSFET,快康复二极管,萧特基二极管,SIT 等


(4):按额外可完成的最大容量分类

-- 小功率器材:如MOSFET

-- 中功率器材:如IGBT

-- 大功率器材:如GTO


(5):按导电载波的粒子分类:

-- 多子器材:如MOSFET,萧特基,SIT,JFET 等

-- 少子器材:如IGBT,GTR,GTO,快康复,等

不同开关器材的比较

(1):几种可关断器材的功率处理才能比较



(2):几种可关断器材的作业特性比较



上面的数据会随器材的开展而不断改变,仅供参考。

来历:网络

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