原創(chuàng):劉松
應(yīng)用于線性區(qū)功率MOSFET:di/dt和dv/dt分開(kāi)控制方法
發(fā)布時(shí)間:2018-12-29 責(zé)任編輯:xueqi
【導(dǎo)讀】以下將本文介紹的di/dt、dV/dt分開(kāi)單獨(dú)控制方法,不僅適用于負(fù)載開(kāi)關(guān),還廣泛用于電機(jī)控制功率MOSFET或IGBT驅(qū)動(dòng)電路。
(1)調(diào)整驅(qū)動(dòng)電路電阻RG,調(diào)整dV/dt
(2)調(diào)整并聯(lián)電容CGS,調(diào)整di/dt
1、功率MOSFET的開(kāi)關(guān)過(guò)程
功率MOSFET的開(kāi)通過(guò)程中可以分為4個(gè)階段,關(guān)斷過(guò)程的基本原理和開(kāi)通過(guò)程相類似,以前的文章對(duì)其進(jìn)行過(guò)非常詳細(xì)的敘述,N溝道功率MOSFET放在低端直接驅(qū)動(dòng)的波形如圖1所示。
圖1:功率MOSFET的開(kāi)通過(guò)程
階段3(t2-t3)為米勒平臺(tái),VGS電壓保持米勒平臺(tái)電壓VGP,整個(gè)過(guò)程中,VDS電壓逐漸下降到低的電壓值,ID電流保持不變。
若功率MOSFET使用N管或P管放在高端,工作原理類似,工作的波形如下圖2所示。
圖2:N-MOSFET放在高端的開(kāi)通波形
圖3:P-MOSFET放在高端
圖4:P-MOSFET放在高端開(kāi)通波形
2、di/dt和dV/dt的分開(kāi)獨(dú)立控制
由前面的分析可以知道,在階段2:t1-t2的開(kāi)通過(guò)程中,漏極電流ID不斷增加,VDS保持不變,這個(gè)過(guò)程主要控制著回路的電流變化率di/dt。在驅(qū)動(dòng)電源VCC和驅(qū)動(dòng)芯片的驅(qū)動(dòng)能力確定的條件下,驅(qū)動(dòng)電路的RG以及Ciss決定著開(kāi)通過(guò)程的電流變化率di/dt。外加G、S的電容CGS1調(diào)節(jié)開(kāi)通過(guò)程的di/dt的波形如圖5所示。
圖5:外加G、S電容CGS1開(kāi)通波形
在階段3:t2-t3的開(kāi)通過(guò)程中,漏極電流ID保持不變,VDS不斷降低,這個(gè)過(guò)程主要控制著回路的電壓變化率dV/dt。在驅(qū)動(dòng)電源VCC和驅(qū)動(dòng)芯片的驅(qū)動(dòng)能力確定的條件下,驅(qū)動(dòng)電路的RG以及Crss決定著開(kāi)通過(guò)程的電壓變化率dV/dt。
實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,功率MOSFET的Crss非常小,而且是非線性的,隨著電壓的變化而變化,變化的幅值也非常大,單獨(dú)用Crss和RG來(lái)控制dV/dt,dV/dt控制精度差。
如果系統(tǒng)的dV/dt控制精度要求比較高,也就是輸出電壓的上電時(shí)間的控制精度要求比較高,而且上電時(shí)間也比較長(zhǎng),需要在G極和D極之間外加一個(gè)的電容CGD1,CGD1值遠(yuǎn)大于Crss,功率MOSFET內(nèi)部寄生的非線性電容Crss的影響可以忽略,dV/dt的時(shí)間主要由外加的線性度好的外加電容CGD1控制,就可以比較準(zhǔn)確的控制功率MOSFET的dV/dt的時(shí)間。
圖6:外加G、D電容CGD1開(kāi)通波形
完整的外圍電路,包括G極電阻總和RG,RG并聯(lián)快關(guān)斷二極管D1,功率MOSFET的G、S外加電容CGS1,G、D外加電容CGD1和電阻RGD,如圖7所示,其中RG為G極電阻總和,包括功率MOSFET內(nèi)部電阻、驅(qū)動(dòng)芯片上拉電阻和外加串聯(lián)電阻RG1。
圖7:負(fù)載開(kāi)關(guān)和熱插撥完整外圍電路
本文所介紹的di/dt 、dV/dt分開(kāi)單獨(dú)控制的方法同樣可以用在其它系統(tǒng),特別是電機(jī)控制應(yīng)用,在電機(jī)控制系統(tǒng)的主功率板,功率MOSFET或IGBT的驅(qū)動(dòng)電路并聯(lián)有外部的電容CGS或CGE,其調(diào)節(jié)方法和上面相同:
(1)通過(guò)調(diào)整驅(qū)動(dòng)電路的RG,來(lái)調(diào)整回路的dV/dt
(2)然后調(diào)整驅(qū)動(dòng)電路的并聯(lián)電容CGS,來(lái)調(diào)整回路的di/dt
原創(chuàng):劉松
原創(chuàng):劉松
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