MOSTET開(kāi)關(guān)時(shí)間受什么影響?MOSFET損耗分析!
在下述的內(nèi)容中,小編將會(huì)對(duì)MOSTET的相關(guān)消息予以報(bào)道,如果MOSTET是您想要了解的焦點(diǎn)之一,不妨和小編共同閱讀這篇文章哦。
一、MOSTET開(kāi)關(guān)時(shí)間受什么影響
MOSFET的開(kāi)關(guān)時(shí)間受到許多因素的影響,其中最主要的因素是 MOSFET 的內(nèi)部電容。MOSFET有三個(gè)內(nèi)部電容:柵源電容(Cgs),柵極電容(Cgd)和漏極電容(Cds)。這些電容對(duì)MOSFET的開(kāi)關(guān)時(shí)間和性能有著重要的影響。在MOSFET導(dǎo)通時(shí),Cgs和Cgd電容會(huì)儲(chǔ)存電荷,使得MOSFET的導(dǎo)通速度降低,因此會(huì)增加導(dǎo)通時(shí)間。同樣,在關(guān)閉時(shí)Cgd和Cds電容會(huì)釋放電荷,導(dǎo)致截止時(shí)間延遲。因此,減小MOSFET的內(nèi)部電容可以顯著地改進(jìn)開(kāi)關(guān)時(shí)間。除了內(nèi)部電容之外,MOSFET 的工作溫度也會(huì)對(duì)開(kāi)關(guān)時(shí)間產(chǎn)生影響。當(dāng) MOSFET 的工作溫度增加時(shí),其導(dǎo)熱性下降,內(nèi)部電容則增加,從而增加了其開(kāi)關(guān)時(shí)間。因此,在設(shè)計(jì)MOSFET的電路時(shí),需要考慮工作溫度對(duì)開(kāi)關(guān)時(shí)間的影響,并且選擇適當(dāng)?shù)纳峤鉀Q方案以減少熱效應(yīng)。在電路中使用MOSFET作為開(kāi)關(guān),它的控制端可以通過(guò)修改開(kāi)關(guān)時(shí)間來(lái)改變電壓。以一系列開(kāi)關(guān)時(shí)間為0-6微秒(us)的MOSFET為例,每次打開(kāi)MOSFET需要花費(fèi)3微秒,即導(dǎo)通時(shí)間為3微秒。當(dāng)MOSFET被打開(kāi)時(shí),它可以導(dǎo)通,使得電路通過(guò)。當(dāng)利用電路時(shí)MOSFET被關(guān)閉,截止時(shí)間為0.5微秒,則電路將停止通過(guò)。如果我們想要改變電路的輸出電壓,可以通過(guò)改變MOSFET的開(kāi)關(guān)時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)。在導(dǎo)通時(shí)間和截止時(shí)間都保持不變的情況下,增加開(kāi)關(guān)時(shí)間將導(dǎo)致電路輸出電壓的上升。反之,減少開(kāi)關(guān)時(shí)間將導(dǎo)致電路輸出電壓的下降。
二、開(kāi)關(guān)管MOSFET的損耗分析
MOSFET的損耗主要有以下部分組成:
1.通態(tài)損耗;2.導(dǎo)通損耗;3.關(guān)斷損耗;4.驅(qū)動(dòng)損耗;5.吸收損耗;
隨著模塊電源的體積減小,需 要將開(kāi)關(guān)頻率進(jìn)一步提高,進(jìn)而導(dǎo)致開(kāi)通損耗和關(guān)斷損耗的增加,例如300kHz的驅(qū)動(dòng)頻率下,開(kāi)通損耗和關(guān)斷損耗的比例已經(jīng)是總損耗主要部分了。
MOSFET導(dǎo)通與關(guān)斷過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生損耗,在這兩個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程中,漏極電壓與漏極電流、柵源電壓與電荷之間的關(guān)系如圖1和圖2所示,現(xiàn)以導(dǎo)通轉(zhuǎn)換過(guò)程為例進(jìn)行分析:
t0-t1區(qū)間:柵極電壓從0上升到門限電壓Uth,開(kāi)關(guān)管為導(dǎo)通,無(wú)漏極電流通過(guò)這一區(qū)間不產(chǎn)生損耗;
t1-t2區(qū)間:柵極電壓達(dá)到Vth,漏極電流ID開(kāi)始增加,到t2時(shí)刻達(dá)到最大值,但是漏源電壓保持截止時(shí)高電平不變,從圖1可以看出,此部分有VDS與ID有重疊,MOSFET功耗增大;
t2-t3區(qū)間:從t2時(shí)刻開(kāi)始,漏源電壓VDS開(kāi)始下降,引起密勒電容效應(yīng),使得柵極電壓不能上升而出現(xiàn)平臺(tái),t2-t3時(shí)刻電荷量等于Qgd,t3時(shí)刻開(kāi)始漏極電壓下降到最小值;此部分有VDS與ID有重疊,MOSFET功耗增大
t3-t4區(qū)間:柵極電壓從平臺(tái)上升至最后的驅(qū)動(dòng)電壓(模塊電源一般設(shè)定為12V),上升的柵壓使導(dǎo)通電阻進(jìn)一步減少,MOSFET進(jìn)入完全導(dǎo)通狀態(tài);此時(shí)損耗轉(zhuǎn)化為導(dǎo)通損耗。
關(guān)斷過(guò)程與導(dǎo)通過(guò)程相似,只不過(guò)是波形相反而已;關(guān)于MOSFET的導(dǎo)通損耗與關(guān)斷損耗的分析過(guò)程,有很多文獻(xiàn)可以參考,這里直接引用《張興柱之MOSFET分析》的總結(jié)公式如下:
備注:為上升時(shí)間, 為開(kāi)關(guān)頻率, 為下降時(shí)間,為柵極電荷,為柵極驅(qū)動(dòng)電壓 為MOSFET體二極管損耗。
最后,小編誠(chéng)心感謝大家的閱讀。你們的每一次閱讀,對(duì)小編來(lái)說(shuō)都是莫大的鼓勵(lì)和鼓舞。希望大家對(duì)MOSTET已經(jīng)具備了初步的認(rèn)識(shí),最后的最后,祝大家有個(gè)精彩的一天。