Добро пожаловать в Shenzhen Booming Microelectronics Co., Ltd.
информације
Это редкий материал, который эксперт может проанализировать, как этот силовой МОП-транзистор!
Время выпуска:
2021-03-31
Эквивалентная схема силового MOSFET в прямом проводимости.
(1): Эквивалентная схема
(2): Описание
Силовой MOSFET в прямом проводимости можно представить эквивалентом резистора, который зависит от температуры; с увеличением температуры сопротивление увеличивается; оно также связано с напряжением управления затвором; с увеличением управляющего напряжения сопротивление уменьшается. Подробные кривые зависимости можно получить из руководства производителя.
Эквивалентная схема силового MOSFET в обратной проводимости (1).
(1): Эквивалентная схема (управление не применяется к затвору)
(2): Описание
Это эквивалентная схема внутреннего диода, который можно представить как падение напряжения; этот диод является диодом тела MOSFET, и в большинстве случаев, из-за его плохих характеристик, его следует избегать.
Эквивалентная схема силового MOSFET в обратной проводимости (2).
(1): Эквивалентная схема (управление применяется к затвору)
(2): Описание
Обратная проводимость силового MOSFET под управлением затвора также может быть представлена эквивалентом резистора, который зависит от температуры; с увеличением температуры сопротивление увеличивается; оно также связано с напряжением управления затвором; с увеличением управляющего напряжения сопротивление уменьшается. Подробные кривые зависимости можно получить из руководства производителя. Это рабочее состояние называется операцией синхронного выпрямления MOSFET, что является очень важным рабочим состоянием в источниках питания с низким напряжением и высоким током.
Эквивалентная схема силового MOSFET в прямом отсечении.
(1): Эквивалентная схема
(2): Описание
Силовой MOSFET в прямом отсечении можно представить эквивалентом конденсатора, емкость которого связана с приложенным прямым напряжением, температурой окружающей среды и т.д., и размер можно получить из руководства производителя.
Резюме характеристик в стационарном состоянии силового MOSFET.
(1): Кривая тока/напряжения силового MOSFET в стационарном состоянии.
(2): Описание
Стационарная рабочая точка силового MOSFET в прямом насыщении проводимости.
Когда затвор не контролируется, его стационарная рабочая точка в обратной проводимости такая же, как у диода.
(3): Резюме характеристик в стационарном состоянии
Напряжение Vgs между затвором и истоком контролирует состояние проводимости устройства; когда Vgs < Vth, устройство находится в выключенном состоянии, Vth обычно составляет 3V; когда Vgs > Vth, устройство находится в включенном состоянии; сопротивление в включенном состоянии устройства связано с Vgs; большее Vgs приводит к меньшему сопротивлению в включенном состоянии; большинство устройств имеют Vgs от 12V до 15V, с номинальным значением ±30V.
-- Номинальный ток стока устройства указывается с использованием его эффективного или среднего значения; пока фактический эффективный ток стока не превышает его номинальное значение и обеспечивается рассеивание тепла, устройство безопасно;
-- Сопротивление в включенном состоянии устройства имеет положительный температурный коэффициент, поэтому теоретически его легко параллелить и увеличивать емкость, но на практике также необходимо учитывать симметрию управления и динамические проблемы распределения тока;
В настоящее время силовые MOSFET логического уровня требуют всего 5V для Vgs, чтобы обеспечить очень малое сопротивление в включенном состоянии между стоком и истоком.
Операционное состояние синхронного выпрямления устройства стало все более распространенным благодаря его очень малому сопротивлению в включенном состоянии (в настоящее время наименьшее составляет 2-4 миллиом), что делает его наиболее критическим устройством в DC/DC преобразователях с низким напряжением и высоким током.
Эквивалентная схема силового MOSFET с учетом паразитных параметров.
(1): Эквивалентная схема
(2): Описание
Фактический силовой MOSFET можно представить тремя переходными емкостями, тремя каналами сопротивления, одним внутренним диодом и одним идеальным MOSFET. Три переходные емкости связаны с величиной переходного напряжения, в то время как сопротивление канала затвора обычно очень мало; сумма двух каналов сопротивления стока и истока является сопротивлением в включенном состоянии MOSFET при насыщении.
Принцип процесса включения и выключения силового MOSFET.
(1): Экспериментальная схема для процесса включения и выключения
(2): Напряжение и токовые волны MOSFET.
(3): Принцип процесса переключения
Процесс включения [t0 ~ t4].
-
Перед t0 MOSFET находится в состоянии отсечения; в t0 MOSFET приводится в состояние включения.
-
В интервале [t0-t1] напряжение GS MOSFET возрастает из-за зарядки Cgs от Vgg, достигая напряжения поддержания Vth в t1, и MOSFET начинает проводить.
-
В интервале [t1-t2] ток DS MOSFET увеличивается, и конденсатор Millier разряжается из-за разряда емкости DS, что мало влияет на зарядку емкости GS.
-
В интервале [t2-t3] к t2 напряжение DS MOSFET падает до того же напряжения, что и Vgs, конденсатор Millier значительно увеличивается, и внешнее управляющее напряжение заряжает конденсатор Millier, в то время как напряжение на конденсаторе GS остается неизменным, и напряжение на конденсаторе Millier увеличивается, в то время как напряжение на конденсаторе DS продолжает уменьшаться.
-
В интервале [t3-t4] к t3 напряжение DS MOSFET падает до напряжения во время насыщенной проводимости, конденсатор Millier уменьшается и заряжается вместе с конденсатором GS от внешнего управляющего напряжения, напряжение конденсатора GS возрастает, до t4. В этот момент напряжение конденсатора GS достигло стационарного состояния, и напряжение DS также достигло своего минимума, что является стабильным падением напряжения в включенном состоянии.
Процесс выключения [t5 ~t9].
-
Перед t5 MOSFET находится в включенном состоянии; в t5 MOSFET приводится в состояние выключения.
-
В интервале [t5-t6] напряжение Cgs MOSFET уменьшается из-за разряда через сопротивление управляющей цепи; в t6 сопротивление в включенном состоянии MOSFET немного увеличивается, и напряжение DS немного увеличивается, но ток DS остается неизменным.
-
В интервале [t6-t7] в t6 конденсатор Millier MOSFET снова становится очень большим, поэтому напряжение конденсатора GS остается неизменным, и ток разряда проходит через конденсатор Millier, что приводит к продолжению увеличения напряжения DS.
-
В интервале [t7-t8] к времени t7 напряжение DS MOSFET возрастает до того же напряжения, что и Vgs, емкость Millier быстро уменьшается, и емкость GS начинает продолжать разряд.
-
В интервале [t8-t9], к моменту t8, емкость GS разрядилась до Vth, и MOSFET полностью выключен; в течение этого интервала емкость GS продолжает разряжаться, пока не достигнет нуля.
Форма переключения MOSFET, вызванная обратным восстановлением диода.
(1): Экспериментальная схема
(2): Форма переключения MOSFET, вызванная обратным восстановлением диода.
Формула потерь мощности MOSFET.
(1): Потери на проводимость
Эта формула применима как к управляемой, так и к синхронной выпрямлению.
Эта формула применима, когда диод тела проводит.
(2): Потери при включении емкости и выключении индуктивности
Вся распределенная индуктивность в устройстве MOSFET и цепи диода суммируется. Эти потери обычно можно рассматривать как индуктивные потери при выключении устройства.
(3): Потери при переключении
Потери при включении:
Учитывая обратное восстановление диода:
Потери при выключении:
Потери на управление:
Принципы и шаги выбора мощных MOSFET.
(1): Принципы выбора
(A): Разумно выбирайте устройства MOSFET в соответствии со спецификацией источника питания (см. таблицу ниже):
(B): При выборе, если рабочий ток велик, то при тех же номинальных параметрах устройства,
-- выбирайте MOSFET с как можно более низким сопротивлением прямого проводимости;.
-- выбирайте MOSFET с как можно более низкой емкостью перехода.
(2): Шаги выбора
(A): Рассчитайте стационарные параметры MOSFET в выбранном преобразователе в соответствии со спецификацией источника питания:
-
Максимальное прямое блокирующее напряжение;
-
Максимальный эффективный прямой ток;
(B): Выберите подходящие MOSFET из технического паспорта производителя устройства и выберите несколько для сравнения в ходе экспериментов;.
(C): Оцените максимальные потери во время работы по другим параметрам выбранного MOSFET, таким как сопротивление включения, емкость перехода и т. д., и оцените эффективность преобразователя вместе с потерями других компонентов;.
(D): Выберите окончательное устройство MOSFET через эксперименты.
Основные требования к идеальному переключателю
(1): Символы
(2): Требования
(A): Стационарные требования.
После закрытия K.
-
Напряжение на переключателе равно нулю;
-
Ток в переключателе определяется внешней цепью;
-
Направление тока переключателя может быть положительным или отрицательным;
-
Вместимость тока переключателя бесконечна.
После открытия K.
-
Напряжение на переключателе может быть положительным или отрицательным;
-
Ток в переключателе равен нулю;
-
Напряжение на переключателе определяется внешней цепью;
-
Вместимость напряжения на переключателе бесконечна.
(B): Динамические требования:
Включение K.
-
Мощность управляющего сигнала для включения равна нулю;
-
Время процесса включения равно нулю.
Выключение K.
-
Мощность управляющего сигнала для выключения равна нулю;
-
Время процесса выключения равно нулю.
(3): Форма волны
Где: H: Высокий уровень управления; L: Низкий уровень управления.
-
Ion может быть положительным или отрицательным, его значение определяется внешней цепью;.
-
Voff может быть положительным или отрицательным, его значение определяется внешней цепью.
Ограничения использования электронных переключателей для достижения идеальных переключателей
(1): Направление напряжения и тока электронных переключателей ограничено
(2): Стационарные характеристики переключения электронных переключателей ограничены
-
При проводимости возникает падение напряжения; (прямое падение напряжения, сопротивление включения и т. д.)
-
При отключении возникает утечка тока;
-
Максимальный ток включения ограничен;
-
Максимальное блокирующее напряжение ограничено;
-
Управляющие сигналы имеют требования к мощности и т. д.
(3): Динамические характеристики переключения электронных переключателей ограничены
-
Включение имеет процесс, продолжительность которого связана с управляющим сигналом и внутренней структурой устройства;
-
Выключение имеет процесс, продолжительность которого связана с управляющим сигналом и внутренней структурой устройства;
-
Максимальная частота переключения ограничена.
В настоящее время существует множество электронных устройств, используемых в качестве переключателей. В источниках питания переключения наиболее часто используются диоды, MOSFET, IGBT и т. д., а также их комбинации.
Четыре структуры электронных переключателей
(1): Одноквадратный переключатель
(2): Двухнаправленный (квадрат II) переключатель.
(3): Двухнаправленный (квадрат II) переключатель.
(4): Четырехквадратный переключатель
Классификация переключающих устройств
(1): Классификация по материалам производства
-
(Si) Мощные устройства;.
-
(Ga) Мощные устройства;.
-
(GaAs) Устройства мощности;
-
(SiC) Устройства мощности;
-
(GaN) Устройства мощности; --- Следующее поколение
-
(Diamond) Устройства мощности; --- Следующее следующее поколение
(2): Классификация по управляемости
-
Совершенно неконтролируемые устройства: такие как диодные устройства;
-
Управляемый запуск, но невозможно контролировать отключение: такие как обычные тиристорные устройства;
-
Полностью управляемые переключающие устройства
-
Устройства управления по напряжению: такие как MOSFET, IGBT, IGT/COMFET, SIT и т.д.;
-
Устройства управления по току: такие как GTR, GTO и т.д.
(3): Классификация по рабочей частоте
-
Низкочастотные энергетические устройства: такие как тиристоры, обычные диоды и т.д.;
-
Устройства средней частоты: такие как GTR, IGBT, IGT/COMFET;
-
Высокочастотные устройства мощности: такие как MOSFET, диоды с быстрым восстановлением, диоды Шоттки, SIT и т.д.
(4): Классификация по номинальной максимальной мощности
-
Малые устройства мощности: такие как MOSFET
-
Устройства средней мощности: такие как IGBT
-
Большие устройства мощности: такие как GTO
(5): Классификация по типу носителей заряда
-
Устройства с основными носителями: такие как MOSFET, диоды Шоттки, SIT, JFET и т.д.
-
Устройства с неосновными носителями: такие как IGBT, GTR, GTO, с быстрым восстановлением и т.д.
Сравнение различных переключающих устройств
(1): Сравнение возможностей обработки мощности нескольких управляемых устройств
(2): Сравнение рабочих характеристик нескольких управляемых устройств
Вышеуказанные данные будут постоянно изменяться с развитием устройств и предназначены только для справки.
Отказ от ответственности: Эта статья является сетевой перепечаткой, и авторские права принадлежат оригинальному автору. Если видео, изображения или тексты, использованные в этой статье, связаны с вопросами авторского права, пожалуйста, немедленно сообщите нам, и мы удалим содержимое на основе предоставленных вами доказательств.
КО. микроэлектроники Шэньчжэня процветая, Лтд.
-
Коммутатор компании:0755-22665632
Факс: 0755 - 22665632-808
Контакты Телефон:18826585566Г-н Хуан
Деловая электронная почта:Boomingmicro@126.com
Адрес: Комната 1201, здание венчурного капитала, дорога Но.9 Тенфэй, улица Лонгченг, район Лонганг, Шэньчжэнь
Сосредоточьтесь на нас
Copyright Шэньчжэнь бум микроэлектроники Co., Ltd.