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MOSFET讲解(8)

鲁肃 发布于 2021-10-27 18:03
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MOSFET讲解

接下来我们讨论一下Igs电流。

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由于下拉电阻R2比栅极驱动电阻R3大很多,所以,接下来分析时忽略掉下拉电阻,这个时候就要看电容了。刚开始充电的是时候,电容的电压为0。所以,最开始的充电电流就是12V/100R=120mA,这就是Igs最开始的充电电流。

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那么,如果GS电容的电充满了,对于R2下拉电阻这条电路而言的电流就是12V/18K=0.67mA,是一个特别小的电流。通过分析,我们知道,Igs电流是和Vgs电压是反过来的。

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上面这张图包含了MOSFET相关的一些波形关系,当然也是理想的波形图。另外,还有朋友在实测时,发现Vds电压波形与Id的电流波形是不同相位的,电流滞后于电压,这是由于电流探头精度不高引起的。电流探头上有一个频率,如果是Hz级别的,肯定是不行的,测不准的。电流能响应的开关频率要高才行,这样的探头要1万元左右,而且是有源电流探头,而价格低的电流探头延时性就很大。

虽然当米勒平台区过了之后,Vgs的电压会继续升高,但是随着Vgs的不断升高,Rdson还是会有变化,只有达到一定的电压了,Rdson才会达到数据手册上所宣称的阻值。实际上,根据大量的经验,一般我们认为当Vgs两端的电压达到10V以上时,Rdson才会达到最小值,如果再给一个余量的话,建议Vgs驱动电压差不多12V或15V,这也是因为这两个电压经常在电路中用到。

 

我们通过分析知道,MOSFET的米勒平台区域是最危险的区域。那么在整个MOSFET一个周期内,它的损耗有哪些呢?

t0-t1时刻,无损耗;

t1-t2时刻,有损耗,用平均电流Id/2*Vds;

t2-t3时刻,有损耗,用平均电压*Id;

t3-饱和导通时刻,有损耗;

饱和导通之后,导通损耗,Rdson*Id^2。

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那么关断波形和开通是接近的,这里就不作分析了。

由于MOSFET在开通期间,既有电压又有电流,则存在开通损耗;那么在关断期间,也会有损耗,叫做关断损耗。

总结一下,MOSFET的四大损耗:开通损耗、关断损耗、导通损耗、续流损耗

开关损耗

米勒平台

所有系统都有

发生在开和关期间,与管子开关的次数成正比关系,也就是频率成正比关系。

导通损耗

Rdson

所有系统都有

可以通过选型来降低导通损耗,一旦MOSFET选型定了之后,导通损耗就由系统负载的电流决定的。

续流损耗

体二极管

不是所有系统都有

如果MOSFET不存在续流的情况,是没有续流损耗的,后面用逆变桥电路进行分析。续流损耗的大小是由电路中的电流所决定的。

由于Vbus电压和负载电流不能改变,所以开关损耗由米勒平台的时间决定的。要想降低开关损耗,就要缩短米勒平台的时间,减小栅极电阻的阻值,增大栅极驱动电流;提高栅极驱动电压;还有就是选择米勒电容的大小,也就是快管或慢管。


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