Требования к входным сигналам MOSFET и IGBT – Полупроводниковая силовая электроника

May 11, 2015 by admin Комментировать »

По определению MOSFET и IGBT представляют собой переключающие устройства, управляемые напряжением. В электрической цепи управления они не потребляют ток в статическом режиме. Однако непосредственно в моменты переключения в мощных транзисторах протекают значительные импульсы («броски») тока, обусловленные наличием паразитных элементов в структуре (главным образом емкости затвора). Обычно при включении MOSFET ток стока нарастает быстрее, чем происходит спад напряжения в канале транзистора. В результате могут наблюдаться существенные потери мощности при переключении, вызывающие также увеличение тока управления затвором. Оптимальная форма кривой зарядного тока при включении MOSFET приведена на рис. 3.95 [58], на котором изображены временные диаграммы изменения напряжения на затворе ί/^Κ^, напряжения сток — исток ί/Η(Κ^), тока стока /(/^, тока затвора. На практике реализовать такие эпюры очень сложно, но этого и не требуется. Важно, чтобы время нарастания тока затвора было равно сумме времен нарастания тока стока и падения напряжения 1/и. Величина тока затвора должна быть достаточной для заряда емкости затвора. Цепи управления MOSFET являются более простыми и дешевыми, легко воспроизводимыми по сравнению с аналогичными цепями биполярных транзисторов.

Рис. 3.95. Оптимальная форма кривой зарядного тока MOSFET при включении

Важным достоинством MOSFET также является высокая надежность при их параллельной работе, что применяется на практике для увеличения тока.

В некоторых случаях можно открывать и закрывать транзистор достаточно медленно. Гораздо чаще встречаются требования быстрого отпирания и запирания [15].

Характеристика включения MOSFET приведена на рис. 3.96, где /с — ток стока транзистора, ί/ — напряжение затвора.

Рис. 3.96. Типовая характеристика включения MOSFET

Оценим величину энергии и мощности при переключении такого транзистора, используя принятые на рис. 3.96 обозначения параметров. Ток стока равен нулю до значения Um пор. Если на входной емкости транзистора уже было начальное значение напряжения t/HH, то при заряде она получит приращение энергии, равное

>

Считая, что Си не зависит от напряжения (она несколько снижается с ростом U ) и U = 0, тоЗИ

ЗИ7                        ЗИН                  ’

Значение мощности при включении транзистора определяется следующим выражениемОценим величину тока заряда емкости затвора при включении MOSFET. Пусть Си = 4 нФ, Д£/зи = 12 В, а заданное время заряда входной емкости должно составлять 50 нс. Тогда получим следующее численное значение тока:

I

т.е. ток должен быть достаточно большим, чтобы обеспечить включение транзистора за короткое время.

Чтобы MOSFET мог управляться от различных типов логических схем, необходимо следующее:

1)                       величина порогового напряжения Unop должна находиться между логическими уровнями U0 и Ux;

2)логическая схема должна обеспечивать достаточный выходной ток, чтобы переключить MOSFET

Использование этих простых выражений (3.32)-(3.35) позволяет легко рассчитать численные значения параметров базовых комплектующих, необходимых разработчику системы для создания конкретной схемы управления MOSFET или IGBT.

Источник: Белоус А.И., Ефименко С.А., Турцевич А.С., Полупроводниковая силовая электроника, Москва: Техносфера, 2013. – 216 с. + 12 с. цв. вкл.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты