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[分享]功率MOSFET的15点经验(下) [复制链接]

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2019-07-22
只看楼主 倒序阅读 使用道具 楼主  发表于: 2022-03-21










功率MOSFET的功率损耗公式
(1):导通损耗


该公式对控制整流和同步整流均适用。


该公式在体二极管导通时适用。

(2):容性开通和感性关断损耗

为MOSFET 器件与二极管回路中的所有分布电感只和。一般也可将这个损耗看成器件的感性关断损耗。

(3):开关损耗
开通损耗:



考虑二极管反向恢复后:


关断损耗:


驱动损耗:


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。

(2):选择步骤
(A):根据电源规格,计算所选变换器中MOSFET 的稳态参数:
  • 正向阻断电压最大值;
  • 最大的正向电流有效值;
(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


(2):要求
(A):稳态要求
合上 K 后
  • 开关两端的电压为零;
  • 开关中的电流有外部电路决定;
  • 开关电流的方向可正可负;
  • 开关电流的容量无限。
断开 K 后
  • 开关两端承受的电压可正可负;
  • 开关中的电流为零;
  • 开关两端的电压有外部电路决定;
  • 开关两端承受的电压容量无限。
(B):动态要求
K 的开通
  • 控制开通的信号功率为零;
  • 开通过程的时间为零。
K 的关断
  • 控制关断的信号功率为零;
  • 关断过程的时间为零。
(3):波形

其中:H:控制高电平;L:控制低电平
  • Ion 可正可负,其值有外部电路定;
  • Voff 可正可负,其值有外部电路定。

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
  • 导通时有电压降;(正向压降,通态电阻等)
  • 截止时有漏电流;
  • 最大的通态电流有限制;
  • 最大的阻断电压有限制;
  • 控制信号有功率要求,等等。
(3):电子开关的动态开关特性有限制
  • 开通有一个过程,其长短与控制信号及器件内部结构有关;
  • 关断有一个过程,其长短与控制信号及器件内部结构有关;
  • 最高开关频率有限制。
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


(2):电流双向(双象限)开关


(3):电压双向(双象限)开关


(4):四单象限开关



开关器件的分类
(1):按制作材料分类
  • (Si)功率器件;
  • (Ga)功率器件;
  • (GaAs)功率器件;
  • (SiC)功率器件;
  • (GaN)功率器件;--- 下一代
  • (Diamond)功率器件;--- 再下一代
(2):按是否可控分类
  • 完全不控器件:如二极管器件;
  • 可控制开通,但不能控制关断:如普通可控硅器件;
  • 全控开关器件
  • 电压型控制器件:如MOSFET,IGBT,IGT/COMFET ,SIT 等;
  • 电流型控制期间:如GTR,GTO 等
(3):按工作频率分类
  • 低频功率器件:如可控硅,普通二极管等;
  • 中频功率器件:如GTR,IGBT,IGT/COMFET;
  • 高频功率器件:如MOSFET,快恢复二极管,萧特基二极管,SIT 等

(4):按额定可实现的最大容量分类
  • 小功率器件:如MOSFET
  • 中功率器件:如IGBT
  • 大功率器件:如GTO
(5):按导电载波的粒子分类:
  • 多子器件:如MOSFET,萧特基,SIT,JFET 等
  • 少子器件:如IGBT,GTR,GTO,快恢复,等

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。

来源:网络,如有侵权请联系小编删除









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只看该作者 沙发  发表于: 2022-05-17
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