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MOS管開(kāi)關(guān)頻率最高多少如何測(cè)算及MOS開(kāi)關(guān)管的損耗計(jì)算-KIA MOS管

信息來(lái)源:本站 日期:2020-08-21 

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MOS管開(kāi)關(guān)頻率最高多少如何測(cè)算及MOS開(kāi)關(guān)管的損耗計(jì)算

MOS管開(kāi)關(guān)電路

MOS管開(kāi)關(guān)頻率最高多少如何測(cè)算詳解,先來(lái)看看MOS管開(kāi)關(guān)電路。下為一張典型的N溝道增強(qiáng)型MOS管開(kāi)關(guān)電路原理圖:

D1作用:續(xù)流二極管

R1作用:1、限流電阻,減小瞬間電流值:MOS管屬于壓控型器件,兩兩引腳之間存在寄生電容(Cgs、Cgd、Cds):

規(guī)格書(shū)中一般會(huì)標(biāo)注Ciss、Coss、Crss:

Ciss = Cgs + Cgd

Coss = Cds + Cgd

Crss = Cgd

如圖Ciss=587pF,假設(shè)VGs=24V,dt=Tr(上升時(shí)間)=20ns,則MOS管在開(kāi)關(guān)時(shí)的瞬間電流I = Ciss * dVgs / dt = 0.7A。當(dāng)在柵極串接一個(gè)電阻(幾Ω~上千Ω)時(shí),會(huì)與Ciss形成RC充放電回路,從而減小瞬間電流值。


2、調(diào)節(jié)MOS管的通斷速度,有利于控制EMI:同時(shí),加上R1后,MOS管通斷切換時(shí)間會(huì)變慢,有利于控制EMI;但是如果串接的電阻太大,會(huì)導(dǎo)致柵極達(dá)到導(dǎo)通電壓的時(shí)間變長(zhǎng),也就是說(shuō)MOS管處在半導(dǎo)通狀態(tài)的時(shí)間太長(zhǎng),此時(shí)MOS管內(nèi)阻較大,Rds->Rdson的時(shí)間比較長(zhǎng),Rds會(huì)消耗大量的功率,可能導(dǎo)致MOS管因發(fā)熱而損壞。


3、抑制柵極振蕩:

MOS管接入電路后,引入引線(xiàn)寄生電感,會(huì)與寄生電容形成LC振蕩電路,對(duì)于方波這種開(kāi)關(guān)波形信號(hào)來(lái)說(shuō)包含很多頻率成分:那么就可能在某個(gè)諧振頻率相同或者相近時(shí)形成串聯(lián)諧振電路,串接一個(gè)電阻后會(huì)減小振蕩電路的Q值,從而使振蕩快速衰減。


R2作用:

1、G極對(duì)地電阻(一般5KΩ~數(shù)十KΩ),通過(guò)下拉為MOS管提供一個(gè)固定偏置,避免當(dāng)IC驅(qū)動(dòng)口處于高阻態(tài)的情況下G極受到干擾信號(hào)使MOS管意外導(dǎo)通。


2、泄放電阻,通過(guò)這個(gè)電阻泄放掉G-S之間的少量靜電(G-S之間的電阻很大很大,少量的靜電就能通過(guò)G-S之間的等效電容產(chǎn)生很高的電壓,此時(shí)由于RGS很大,感應(yīng)電荷難以釋放,以致于高壓將MOS管很薄的絕緣層擊穿,損壞MOS管)從而保護(hù)MOS管,如果沒(méi)有這個(gè)電阻,MOS管容易受到外界干擾意外導(dǎo)通燒壞,此外在MOS管工作不斷開(kāi)通關(guān)斷的時(shí)候?qū)纳娙葸M(jìn)行適當(dāng)?shù)姆烹娨员Wo(hù)MOS管。


KIA半導(dǎo)體MOS管具備挺大的核心競(jìng)爭(zhēng)力,是開(kāi)關(guān)電源生產(chǎn)廠(chǎng)家的最好的選擇。KIA半導(dǎo)體 MOS管廠(chǎng)家主要研發(fā)、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng):場(chǎng)效應(yīng)管(MOS管)、COOL MOS(超結(jié)場(chǎng)效應(yīng)管)、三端穩(wěn)壓管、快恢復(fù)二極管;廣泛應(yīng)用于逆變器、鋰電池保護(hù)板、電動(dòng)車(chē)控制器、HID車(chē)燈、LED燈、無(wú)刷電機(jī)、礦機(jī)電源、工業(yè)電源、適配器、3D打印機(jī)等領(lǐng)域。


MOS管開(kāi)關(guān)頻率如何測(cè)算

MOS管在導(dǎo)通和截止的時(shí)候,一定不是在瞬間完成的。MOS管兩端的電壓有一個(gè)下降的過(guò)程,流過(guò)的電流有一個(gè)上升的過(guò)程,在這段時(shí)間內(nèi),MOS管的損失是電壓和電流的乘積,叫做開(kāi)關(guān)損失。通常開(kāi)關(guān)損失比導(dǎo)通損失大得多,而且開(kāi)關(guān)頻率越快,損失也越大。


以IRF840的參數(shù)計(jì)算,假定門(mén)極電壓10V,那么電容量為63nC/10V=6.3nF。與10千歐放電電阻時(shí)間常數(shù)為63us。但是,不是經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)間常數(shù)之后MOS管就關(guān)斷了,而是門(mén)極電壓下降到Vg(th)以下MOS管才會(huì)關(guān)斷。這段時(shí)間與MOS管型號(hào)有關(guān),與門(mén)極充電達(dá)到的電壓有關(guān)(實(shí)際上門(mén)極電容并不是線(xiàn)性電容),不太準(zhǔn)確的估計(jì),可以把門(mén)極電容放電時(shí)間估計(jì)為63us的2倍,即0.12ms。MOS管門(mén)極充電電阻較小(首帖圖中為3千歐),估計(jì)充電時(shí)間為0.06ms。那么充電放電時(shí)間一共是0.18ms。該MOS管在此電路中最大開(kāi)關(guān)工作頻率為5.5kHz。


MOS開(kāi)關(guān)管的損耗計(jì)算

1、開(kāi)通損耗

MOS管在開(kāi)通過(guò)程中,電流,電壓和功耗的波形近似如下

MOS管開(kāi)關(guān)頻率,MOS開(kāi)關(guān)


Rds(on)為Mos管的導(dǎo)通電阻,會(huì)隨著MOS管結(jié)溫的變化而變化,一般MOS的Datasheet中都會(huì)給出一個(gè)溫度變化曲線(xiàn),可以參考改曲線(xiàn)取值。

Idrms為導(dǎo)通過(guò)程中的電流有效值、Ton為一個(gè)周期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間、F為開(kāi)關(guān)頻率


3、關(guān)斷損耗

MOS管在關(guān)斷過(guò)程中,電流,電壓和功耗的波形近似如下:

MOS管開(kāi)關(guān)頻率,MOS開(kāi)關(guān)


Idss為Mos管截止時(shí)在實(shí)際結(jié)溫情況下的漏電流,可以參考器件手冊(cè)取一個(gè)合適的值。Vds為截止時(shí)Mos管DS之間的電壓、Toff為一個(gè)周期內(nèi)的截止時(shí)間、f為開(kāi)關(guān)頻率。


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