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MOSFET讲解(10)

鲁肃 发布于 2021-10-27 18:07
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MOSFET讲解

我们希望米勒平台的时间短,但是往往容易出现震荡,反而发热更大。另一方面,如果米勒平台时间短,对于高压管子来说,开通时dv/dt大,所包含的谐波分量就大。

什么是谐波分量呢?任何一个波形都可以用若干个正弦波进行叠加,那么,我们MOSFET由于米勒平台时间短,dv/dt就很大,就表示开关波形的沿越陡,棱角越分明。一般我们所说的基波是一个标准的正弦波,dv/dt产生的开关波形,可以由这个基波和很多个高次谐波分量的正弦波叠加。如果沿越陡,谐波分量就越多;如果沿越缓,谐波分量就越少。谐波分量其实是一个辐射源,如果dv/dt越缓,那么谐波分量越少,EMC更加容易通过。

那么,高压管子的平台时间多少合适呢?高频载波的话,米勒平台时间在300ns~1us,那么1us可能发热会大一些,具体要看封装和Id电流的大小,如果最后测试下来,温度能接受,那也是可以的。那么如果MOSFET只用于电源上电和断电时的开关来用,那么这个平台时间长一点也没关系,毕竟是低频的。

 

对于低压管子来说,由于GS电容偏大,所以Igs电流要大,栅极电阻要更小,建议10R~100R。也就是说,虽然低压的管子GS电容大,但是栅极电阻小,米勒平台的时间也不会太长。

那么,低压管子的平台时间多少合适呢?可以更小一些,90ns~300ns。这些都是个人的一些看法,不代表权威性,要根据自己的项目各自评估。

那么关于高压管子和低压管子,具体的米勒平台的时间,还需要看Vgs波形是否震荡为准。

 

尤其在MOSFET用于上下桥互补斩波的时候,可能会出现一些问题。什么是上下桥互补斩波呢?

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上面这幅图就是上下桥互补输出,意思就是上下管不能同时导通,否则就短路了。上管开通时,下管就要关闭;下管开通时,上管也要关闭,这就是互补输出的含义。

如果驱动上管的PWM信号是S1,驱动下管的PWM信号是S2

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那么S1为低,S2为高;S1为高,S2为低。同时,我们也知道,MOSFET的开通和关断都是有延时的,再加上刚刚说的MOSFET开通或关断出现震荡,那么,有可能出现上下互通的情况。一般我们避免这种情况发生,会加一个死区。

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可以让开通延时,下降时间不变。这就是我们互补输出方式。

 

GS波形正常情况下,上面这个电路是没有问题的。但是由于GD之间是有电容的。

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假设我们的管子开通快,关断也快。另外,我们前面也讲到过,GD之间的米勒电容Cgd与漏极电压有关。那么接下来,讨论在死区期间,其中一个管子开通的一瞬间,对另一个管子GS波形的影响。

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在死区期间,C4 C7是如何分压的啊?M点实际上是分压了Vbus的一半是吧,这里M点在死区期间的电压是155V

假设死区时间过后,上管先导通的瞬间,M点的电压从155V变成310V,有一个很高的dv/dt,而且瞬间会留下来一个很大的电流,那么理想情况下肯定是往负载那边流走,但事实上,会通过C5电容流到S2端,同时也会经过C6流到地。这是因为下管关闭,S20VC6相当于短路,但更主要的电流还是流过C6

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那么,既然对C6电容进行充电,C6的电压就会往上升,就有可能导致达到下管的开通阈值电压,那么下管就会误导通。


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