從無到有,徹底搞懂MOSFET講解(八)
我們希望米勒平臺(tái)的時(shí)間短,但是往往容易出現(xiàn)震蕩,反而發(fā)熱更大。另一方面,如果米勒平臺(tái)時(shí)間短,對于高壓管子來說,開通時(shí)dv/dt大,所包含的諧波分量就大。
什么是諧波分量呢?任何一個(gè)波形都可以用若干個(gè)正弦波進(jìn)行疊加,那么,我們MOSFET由于米勒平臺(tái)時(shí)間短,dv/dt就很大,就表示開關(guān)波形的沿越陡,棱角越分明。一般我們所說的基波是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的正弦波,dv/dt產(chǎn)生的開關(guān)波形,可以由這個(gè)基波和很多個(gè)高次諧波分量的正弦波疊加。如果沿越陡,諧波分量就越多;如果沿越緩,諧波分量就越少。諧波分量其實(shí)是一個(gè)輻射源,如果dv/dt越緩,那么諧波分量越少,EMC更加容易通過。
那么,高壓管子的平臺(tái)時(shí)間多少合適呢?高頻載波的話,米勒平臺(tái)時(shí)間在300ns~1us,那么1us可能發(fā)熱會(huì)大一些,具體要看封裝和Id電流的大小,如果最后測試下來,溫度能接受,那也是可以的。那么如果MOSFET只用于電源上電和斷電時(shí)的開關(guān)來用,那么這個(gè)平臺(tái)時(shí)間長一點(diǎn)也沒關(guān)系,畢竟是低頻的。
對于低壓管子來說,由于GS電容偏大,所以Igs電流要大,柵極電阻要更小,建議10R~100R。也就是說,雖然低壓的管子GS電容大,但是柵極電阻小,米勒平臺(tái)的時(shí)間也不會(huì)太長。
那么,低壓管子的平臺(tái)時(shí)間多少合適呢?可以更小一些,90ns~300ns。這些都是個(gè)人的一些看法,不代表權(quán)威性,要根據(jù)自己的項(xiàng)目各自評(píng)估。
那么關(guān)于高壓管子和低壓管子,具體的米勒平臺(tái)的時(shí)間,還需要看Vgs波形是否震蕩為準(zhǔn)。
尤其在MOSFET用于上下橋互補(bǔ)斬波的時(shí)候,可能會(huì)出現(xiàn)一些問題。什么是上下橋互補(bǔ)斬波呢?
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上面這幅圖就是上下橋互補(bǔ)輸出,意思就是上下管不能同時(shí)導(dǎo)通,否則就短路了。上管開通時(shí),下管就要關(guān)閉;下管開通時(shí),上管也要關(guān)閉,這就是互補(bǔ)輸出的含義。
如果驅(qū)動(dòng)上管的PWM信號(hào)是S1,驅(qū)動(dòng)下管的PWM信號(hào)是S2。
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那么S1為低,S2為高;S1為高,S2為低。同時(shí),我們也知道,MOSFET的開通和關(guān)斷都是有延時(shí)的,再加上剛剛說的MOSFET開通或關(guān)斷出現(xiàn)震蕩,那么,有可能出現(xiàn)上下互通的情況。一般我們避免這種情況發(fā)生,會(huì)加一個(gè)死區(qū)。
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可以讓開通延時(shí),下降時(shí)間不變。這就是我們互補(bǔ)輸出方式。
在GS波形正常情況下,上面這個(gè)電路是沒有問題的。但是由于GD之間是有電容的。
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假設(shè)我們的管子開通快,關(guān)斷也快。另外,我們前面也講到過,GD之間的米勒電容Cgd與漏極電壓有關(guān)。那么接下來,討論在死區(qū)期間,其中一個(gè)管子開通的一瞬間,對另一個(gè)管子GS波形的影響。
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在死區(qū)期間,C4 和C7是如何分壓的?。縈點(diǎn)實(shí)際上是分壓了Vbus的一半是吧,這里M點(diǎn)在死區(qū)期間的電壓是155V。
假設(shè)死區(qū)時(shí)間過后,上管先導(dǎo)通的瞬間,M點(diǎn)的電壓從155V變成310V,有一個(gè)很高的dv/dt,而且瞬間會(huì)留下來一個(gè)很大的電流,那么理想情況下肯定是往負(fù)載那邊流走,但事實(shí)上,會(huì)通過C5電容流到S2端,同時(shí)也會(huì)經(jīng)過C6流到地。這是因?yàn)橄鹿荜P(guān)閉,S2為0V,C6相當(dāng)于短路,但更主要的電流還是流過C6。
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那么,既然對C6電容進(jìn)行充電,C6的電壓就會(huì)往上升,就有可能導(dǎo)致達(dá)到下管的開通閾值電壓,那么下管會(huì)誤導(dǎo)通。