功率MOSFETWord文档下载推荐.docx
《功率MOSFETWord文档下载推荐.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《功率MOSFETWord文档下载推荐.docx(19页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
![功率MOSFETWord文档下载推荐.docx](https://file1.bingdoc.com/fileroot1/2023-5/6/b4342c8b-7ece-48ed-b01e-33299425f7e8/b4342c8b-7ece-48ed-b01e-33299425f7e81.gif)
功率MOSFET的正向截止等效电路
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,大小可从制造商的手册中获得。
功率MOSFET的稳态特性总结
(1)功率MOSFET稳态时的电流/电压曲线
功率MOSFET正向饱和导通时的稳态工作点:
当门极不加控制时,其反向导通的稳态工作点同二极管。
(3):
稳态特性总结:
--门极与源极间的电压V控制器件的导通状态;
当V<
V时,器件处于断开thgsgs状态,V一般为3V;
当V>
V时,器件处于导通状态;
器件的通态电阻与Vgsthgsth有关,V大,通态电阻小;
多数器件的V为12V-15V,额定值为+-30V;
gsgs--器件的漏极电流额定是用它的有效值或平均值来标称的;
只要实际的漏极电流有效值没有超过其额定值,保证散热没问题,则器件就是安全的;
--器件的通态电阻呈正温度系数,故原理上很容易并联扩容,但实际并联时,还要考虑驱动的对称性和动态均流问题;
--目前的Logic-Level的功率MOSFET,其V只要5V,便可保证漏源通态电gs阻很小;
--器件的同步整流工作状态已变得愈来愈广泛,原因是它的通态电阻非常小(目前最小的为2-4毫欧),在低压大电流输出的DC/DC中已是最关键的器件;
包含寄生参数的功率MOSFET等效电路
实际的功率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理想MOSFET来等效。
三个结电容均与结电压的大小有关,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饱和时的通态电阻。
功率MOSFET的开通和关断过程原理
(1):
开通和关断过程实验电路
(2):
MOSFET的电压和电流波形:
开关过程原理:
t-t]:
[开通过程40资料Word
tt时,MOSFET被驱动开通;
前,MOSFET工作于截止状态,--在00t-t]区间,MOSFET的GS电压经--[V对C充电而上升,在t时刻,到达101gsgg
维持电压V,MOSFET开始导电;
tht-t]区间,MOSFET的DS[电流增加,Millier电容在该区间内因DS电容--21的放电而放电,对GS电容的充电影响不大;
t-t]区间,至t2时刻,MOSFET的DS电压降至与Vgs--[相同的电压,Millier32电容大大增加,外部驱动电压对Millier电容进行充电,GS电容的电压不变,Millier电容上电压增加,而DS电容上的电压继续减小;
t-t]区间,至t3时刻,MOSFET的DS--[电压降至饱和导通时的电压,Millier43电容变小并和GS电容一起由外部驱动电压充电,GS电容的电压上升,至t4时刻为止。
此时GS电容电压已达稳态,DS电压也达最小,即稳定的通态压降。
[关断过程95tt时,MOSFET被驱动关断;
前,MOSFET工作于导通状态,--在55t-t]区间,MOSFET的C--[电压经驱动电路电阻放电而下降,在t时刻,656gsMOSFET的通态电阻微微上升,DS电压梢稍增加,但DS电流不变;
t-tt时刻,MOSFET的Millier]区间,在电容又变得很大,故GS--[电容676的电压不变,放电电流流过Millier电容,使DS电压继续增加;
t-tt时刻,MOSFET的DS电压升至与--[Vgs]区间,至相同的电压,Millier787电容迅速减小,GS电容开始继续放电,此时DS电容上的电压迅速上升,DS电流则迅速下降;
t-tt时刻,GS电容已放电至Vth,[--MOSFET]区间,至完全关断;
该区间898内GS电容继续放电直至零。
因二极管反向恢复引起的MOSFET开关波形
实验电路
因二极管反向恢复引起的MOSFET开关波形:
功率MOSFET的功率损耗公式
导通损耗:
该公式对控制整流和同步整流均适用
该公式在体二极管导通时适用
容性开通和感性关断损耗:
为MOSFET器件与二极管回路中的所有分布电感只和。
一般也可将这个损耗看成器件的感性关断损耗。
开关损耗:
开通损耗:
考虑二极管反向恢复后:
关断损耗:
驱动损耗:
功率MOSFET的选择原则与步骤
选择原则
(A):
根据电源规格,合理选择MOSFET器件(见下表):
(B):
选择时,如工作电流较大,则在相同的器件额定参数下,
--应尽可能选择正向导通电阻小的MOSFET;
--应尽可能选择结电容小的MOSFET。
选择步骤
根据电源规格,计算所选变换器中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;
从器件商的DATASHEET中选择合适的MOSFET,可多选一些以便实验时比较;
(C):
从所选的MOSFET的其它参数,如正向通态电阻,结电容等等,估算其工作时的最大损耗,与其它元器件的损耗一起,估算变换器的效率;
(D):
由实验选择最终的MOSFET器件。
理想开关的基本要求
符号
要求
稳态要求:
合上K后
--开关两端的电压为零;
--开关中的电流有外部电路决定;
--开关电流的方向可正可负;
--开关电流的容量无限。
断开K后
--开关两端承受的电压可正可负;
--开关中的电流为零;
--开关两端的电压有外部电路决定;
--开关两端承受的电压容量无限。
动态要求:
K的开通
--控制开通的信号功率为零;
--开通过程的时间为零。
K的关断
--控制关断的信号功率为零;
--关断过程的时间为零。
波形
其中:
H:
控制高电平;
L:
控制低电平
--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。
用电子开关实现理想开关的限制
电子开关的电压和电流方向有限制:
电子开关的稳态开关特性有限制:
--导通时有电压降;
(正向压降,通态电阻等)
--截止时有漏电流;
--最大的通态电流有限制;
--最大的阻断电压有限制;
--控制信号有功率要求,等等。
电子开关的动态开关特性有限制:
--开通有一个过程,其长短与控制信号及器件内部结构有关;
--关断有一个过程,其长短与控制信号及器件内部结构有关;
--最高开关频率有限制。
目前作为开关的电子器件非常多。
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
单象限开关
电流双向(双象限)开关
电压双向(双象限)开关
(4):
四单象限开关
开关器件的分类
(1):
按制作材料分类:
--(Si)功率器件;
--(Ga)功率器件;
--(GaAs)功率器件;
--(SiC)功率器件;
--(GaN)功率器件;
---下一代
--(Diamond)功率器件;
---再下一代
按是否可控分类:
--完全不控器件:
如二极管器件;
--可控制开通,但不能控制关断:
如普通可控硅器件;
--全控开关器件
--电压型控制器件:
如MOSFET,IGBT,IGT/COMFET,SIT等;
--电流型控制期间:
如GTR,GTO等
按工作频率分类:
--低频功率器件:
如可控硅,普通二极管等;
--中频功率器件:
如GTR,IGBT,IGT/COMFET;
--高频功率器件:
如MOSFET,快恢复二极管,萧特基二极管,SIT等
按额定可实现的最大容量分类:
--小功率器件:
如MOSFET
--中功率器件:
如IGBT
--大功率器件:
如GTO
(5):
按导电载波的粒子分类:
--多子器件:
如MOSFET,萧特基,SIT,JFET等
--少子器件:
如IGBT,GTR,GTO,快恢复,等
不同开关器件的比较
几种可关断器件的功率处理能力比较
几种可关断器件的工作特性比较
上面的数据会随器件的发展而不断变化,仅供参考。