操控等电子体系中的运用越来越广。一般在实践的规划进程中,电子工程师对其的发生必定的失功率。本文将评论这一些细节的问题,然后优化MOSFET的驱动功能,进步总体系的可靠性。
一般从外部来看,MOSFET是一个独立的器材,事实上,在其内部,由许多个单元(小的MOSFET)并联组成,图1(a)为AOT460内部显微结构图,其内部的栅极等效模型如图1(b)所示。MOSFET的结构确认了其栅极电路为RC网络。
在MOSFET关断进程中,MOSFET的栅极电压VGS下降,从其等效模型能得出,在晶元边际的单元首要到达栅极关断电压VTH而先关断,中心的单元因为RC网络的推迟效果而滞后到达栅极关断电压VTH然后关断。
假如MOSFET所加的负载为理性负载,因为电感电流不能骤变,导致流过MOSFET的电流向晶元的中心活动,如图2所示。这样就会形成MOSFET部分单元过热而导致MOSFET部分单元损坏。假如加速MOSFET的关断速度,以尽量让MOSFET快速关断,不让能量发生集聚点,这样就不会因部分单元过热而损坏MOSFET。注意到:MOSFET的关断进程是一个由稳态向非稳态过渡的进程,与此相反,MOSFET在注册时,因为负载的电流是跟着单元的逐步注册而继续不断的添加的,因而是一个向稳态过渡的进程,不会呈现关断时发生的能量集聚点。
因而,MOSFET在关断时应供给满足的放电电流让其快速关断,这样做不只是为了更好的进步开关速度而下降开关损耗,一起也是为了让非稳态进程尽量短,不至发生部分过热门。
图3为MOSFET处于饱满区时漏极电流ID与栅极电压VGS的联系曲线即搬运特性,用公式可表示为:
,关于特定的MOSFET,K为常数。因而,MOSFET处于饱满状态时ID与VGS是平方的联系。
由图3可知,当MOSFET处于饱满区而且IDID0时,ID随温度的改变是负温度系数。因为MOSFET是由许多的小的单元组成,当ID
图4是电动车操控器的两种驱动MOSFET管AOT460驱动电路,分立器材驱动时,PWM在上桥臂,直接用MC33035驱动时,PWM在下桥臂。
图4(a)当MOSFET管AOT460关断时,栅极经过Q5直接放电。图4(b)驱动电路中,当MOSFET管AOT460关断时,栅极电流经过电阻R6和MC33035的下驱动对地放电。因为MOSFET管AOT460在关断时电流敏捷减小,会在PCB和电流检测电阻的寄生电感上发生感应电势,感应电势的巨细为Ldi/dt,方向如图红线所示。这样会使MOSFET管AOT460的源极和MC33035驱动的参阅电位发生相对改变,这种改变下降了MC33035相关于MOSFET管AOT460源极的驱动电压,以此来下降了驱动才能,使关断速度变慢。
两种电路的关断波形如图5所示。在图5(b)中,当VGS低于米勒渠道之后,电阻R6两头的电压,即图5(b)中CH1和CH3的电位差变小,因为反电势的影响,驱动线路现已简直不能经过电阻R6给栅极供给放电电流,导致MOSFET的关断变慢。(注:测验波形时探头的地线均夹在MOSFET的源极)
图6为AOT460在同一运用中快速开关和慢速开关情况下的热成像相片。可以精确的看出,在慢速开关情况下MOSFET的部分温度要高于快速开关情况下的温度,过慢的开关速度会导致MOSFET因部分温度过高而提早失效。
①过慢的开关速度添加MOSFET的开关损耗,一起因为栅极RC网络推迟和MOSFET自身的热不稳定性发生部分过热,使MOSFET提早失效。
③规划驱动线路和PCB布线时,减小主回路PCB和电流检测电阻的寄生电感对开关波形的影响,布线时应使大电流环路尽量小而且运用较宽的走线。
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