功率MOSFET的正向导通等效电路 (1):等效电路 (2):说明: 功率 MOSFET 正向导通时可用一电阻等效,该电阻与温度有关,温度升高,该电阻变大;它还与门极驱动电压的大小有关,驱动电压升高,该电阻变小。详细的关系曲线可从制造商的手册中获得。 功率MOSFET的反向导通等效电路(1) (1):等效电路(门极不加控制) (2):说明: 即内部二极管的等效电路,可用一电压降等效,此二极管为MOSFET 的体二极管,多数情况下,因其特性很差,要避免使用。 功率MOSFET的反向导通等效电路(2) (1):等效电路(门极加控制) (2):说明: 功率
MOSFET
在门级控制下的反向导通,也可用一电阻等效,该电阻与温度有关,温度升高,该电阻变大;它还与门极驱动电压的大小有关,驱动电压升高,该电阻变小。详细的关系曲线可从制造商的手册中获得。此工作状态称为MOSFET
的同步整流工作,是低压大电流输出开关电源中非常重要的一种工作状态。 功率MOSFET的正向截止等效电路 (1):等效电路 (2):说明: 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 (2):说明: 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Vgs 控制器件的导通状态;当Vgs<Vth时,器件处于断开状态,Vth一般为 3V;当Vgs>Vth时,器件处于导通状态;器件的通态电阻与Vgs有关,Vgs大,通态电阻小;多数器件的Vgs为 12V-15V ,额定值为+-30V; -- 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Vgs只要 5V,便可保证漏源通态电阻很小; -- 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 (1):等效电路 (2):说明: 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,相关视频推荐:深入了解MOSFET的工作原理。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
开通过程[ t0 ~ t4 ]:
关断过程[ t5 ~t9 ]:
因二极管反向恢复引起的MOSFET开关波形 (1):实验电路
功率MOSFET的功率损耗公式 (1):导通损耗:
(2):容性开通和感性关断损耗:
开通损耗:
功率MOSFET的选择原则与步骤 (1):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。
(A):根据电源规格,计算所选变换器中MOSFET 的稳态参数:
(B):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 (1):符号 (A):稳态要求: 合上 K 后
断开 K 后
(B):动态要求: K 的开通
K 的关断
(3):波形 其中:H:控制高电平;L:控制低电平
用电子开关实现理想开关的限制 (1):电子开关的电压和电流方向有限制: (2):电子开关的稳态开关特性有限制:
(3):电子开关的动态开关特性有限制:
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 (1):单象限开关
开关器件的分类 (1):按制作材料分类:
(2):按是否可控分类:
(3):按工作频率分类:
(4):按额定可实现的最大容量分类:
(5):按导电载波的粒子分类:
不同开关器件的比较 (1):几种可关断器件的功率处理能力比较 (2):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。 |
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