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MOSFET开时米勒渠道的构成进程的详细解析

适配器规划核算23进程,闲话少说,那个,先来一张MOSFET的符号图:为了描绘便利,放一个boost电路先:其间S就是我们的MOSFET啦。MOS注册进程我们首要看3个信号:Vgs,Vds,Id,他们三个啥意思我就不解说了。
我又笨手笨脚的画了一个图,我们来看图说话吧
 
从0时间开端,Vgs开端上升的时分,Vds和Id坚持不变,这个进程中驱动电流ig为Cgs充电,Vgs上升。一直到t1时间,Vgs上升到Vg(th),也就是门极开启电压时分。在t1时间以前,MOS处于截止区。
从t1时间开端,MOS就要开端导通啦,它开端导通的标志就是Id要开端上升啦!就是原来电流从电感L出来流经二极管D,现在开端要渐渐的向S换流啦。所以MOS的漏极电流Id在渐渐上升,二极管的电流在渐渐减小,可是他俩的和始终等于电感电流,在开关注册的这个进程中能够认为电感电流是没有改变的。这个时间段内驱动电流仍然是为Cgs充电。在t1到t2的这段时间里,Id只是在安安静静的上升,到t2时间,Id上升到电感电流,换流完毕。在电感电流上升的这个进程中Vds会略微有一些下降,这是由于下降的di/dt在杂散电感上面构成一些压降,所以侧到的Vds会有一些下降。从t1时间开端,MOS进入了饱满区。
还是要把图挪过来。
 
在Id上升到最大时分(t2),立刻就进入了米勒渠道时期。米勒渠道就是Vgs在一段时间简直保持不动的一个渠道。前面说了,从t1时间开端,MOS进入了饱满区,在饱满有搬运特性:Id=Vgs*Gm。其间Gm是跨导。那么能够看出,只需Id不变Vgs就不变。Id在上升到最大值以后,也就是MOS和diode换流完毕后,Id就等于电感电流IL了,而此刻又处于饱满区,所以Vgs就会保持不变,也就是保持米勒渠道的电压。
那么从这个时分(t2)开端Vgs的驱动电流给谁充了电呢?答案是Cgd。驱动的电流ig为Cgd充电(从另一个方向来说,能够叫放电),然后Vds就开端下降了。由于超级结在注册伊始的纵向分散,比较小的GD电容,所以Vds一开端下降的比较快,大约鄙人降到100V左右的时分,纵向分散完结,变成横向分散,GD电容变大,所以Vds下降的斜率变缓。
那么miller渠道什么时分完毕呢?miller渠道要想完毕,有必要进入线性区,不然持续在饱满区待下去,就会被和Id“绑”在一起,所以当MOS进入线性区之后,miller渠道完毕。那么什么时分进入线性呢?根据MOS的特性曲线,在Vds下降到等于此刻的Vgs-Vg(th)这个值的时分,MOS进入线性区(t4时间之后)。此刻Vds的巨细会由Rds*Id决议,驱动电流开端持续为Cgs和Cgd充电。而Vgs也开端康复持续上升。MOS根本导通。
上面大约描绘了MOS的注册进程的波形图。
现在要点说一下这个miller渠道。详细说一下这其间的进程。
把MOS图在摆过来。
 
在t2时间开端,处在饱满区的MOS搬运特性公式,真实为Ich=Vgs*Gm,Ich为沟道电流,即上图中DS之间红色部分的电流。所以当驱动电流为Cgs充一点电,Vgs添加Δvgs,那么Ich添加Δich,而Ich添加的部分只能由Cds放电供给,(由于从电路中的来的那部分电流现已固定),所以Cds放电为Ich供给添加的电流。所以Vds就下降,也就是Vgd会下降,那么Δigd=Cgd*ΔVgd/Δt,igd就会添加,然后igs就会下降,所以Vgs就不能添加只能这样动态的保持在米勒渠道邻近。能够看出这是一个负反馈的进程。所以Cgd也叫反馈电容。
一般测到的米勒渠道并不是这么平,而是在米勒渠道开端的地方有一个突起,然后渐渐回归到米勒渠道。一般可能有2个原因:
1:二极管的反向康复导致Id电流大于电感电流IL,因而Vgs需要供给更大的驱动电压;
2:源极杂散电感在Id改变时构成的压降,叠加在Vgs上面。
而Id也会有一部分超出IL,就是二极管的反向康复电流叠加。
当然,如果是断续模式,二极管的反向康复就小得多。
我们实验室测验渠道得到的注册波形图(管子是我们的4A/700V的超级结MOS):
绿色:Vgs;
黄色:Vds;
紫色:Id;
MOSFET开时米勒渠道的构成进程的详细解析 

仿真波形:
依次为Id、Vds、Vgs
 MOSFET开时米勒渠道的构成进程的详细解析

从前面的分析能够看出,MOS的注册损耗首要是在t1到t3这两段时间内:
t1到t2这段时间内是Vds大电压高压,Id下上升的进程;
t2到t3这段时间内是Id大电流,Vds下降的进程;
所以开关损耗首要集中在这两段时间内。
我来解说一下这个波形里边白色圆圈画出来的部分是怎么回事。
MOSFET开时米勒渠道的构成进程的详细解析

说一下我们测验用的二极管是简直没有反向康复的,可是它有结电容。
所以在MOS的Vds下降的进程中,二极管的阳极电压就会跟着下降,那么在二极管的结电容两端就会构成一个dv/dt,这个dv/dt在二极管的结电容上构成的电流就会和电感电流一起构成MOS的漏极电流。所以,就能够看到白色圆圈里边的电流比后边安稳之后的电流大一点。

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