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基于MOSFET设计优化的功率驱动电路

作者:时间:2013-03-25来源:网络收藏

2 功率热不稳定性
如下图3所示处于饱和区时漏极电流和栅极电乐的关系曲线,用公式可表示为:
ID=K(VGS-VTH)2
其中,对于特定的,K为常数。因此,MOSFET处于饱和状态时ID与VGS是平方的关系。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/175854.htm

c.JPG


由图3可知,当MOSFET处于饱和区并且IDID0时,随温度的变化是正温度系数,而ID>ID0时,ID随温度的变化是负温度系数。因为MOSFET是由很多小的单元组成,当IDID0且处于饱和区时,如果部分单元温度偏高,那么这些单元会趋向流过更多的电流,继而温度会更高,因此这是一个正反馈过程,MOSFET最终会因为局部过热而损坏。由于功率MOSFET在开通和关断的过程中是工作在饱和区,因此应提高开关速度,缩短这样的热不稳定过程。

3 应用电路实例分析
在实际的驱动电路设计过程中采用控制芯片MC33035驱动,PWM在下桥臂。当MOSFET管IRF250关断时,栅极通过电阻R6和MC33035的下驱
动对地直接放电。由于MOSFET管在关断时电流迅速减小,回在PCB和电流检测电阻的寄生电感上产生感应电势,感应电势的大小,方向如红线所示。这样会使MOSFET管的源极和MC33035驱动的参考电压发生相对变化,这种变化降低了MC33035相对于IRF250管源极的的驱动电压,从而降低了驱动能力,使关断速度变慢。

e.JPG


在实际电路测得、以及MC33035的输出波形图中发现,当VGS低于某一数值之后,由于反电势的影响,驱动线路已经几乎不能通过电阻R6给栅极提供放电电流,导致MOSFET的关断变慢。同时分别在在不同的开关频率下,检测MOSFET管的发热情况。可以从数据中总结出,在慢速开关情况下MOSFET的局部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因局部温度过高而提前失效。

4 结束语
通过具体电路的实验,可以总结出过慢的开关频率会增加MOSFET的开关,同时由于栅极RC网络延迟和MOSFET本身的热不稳定性产生局部过热,使MOSFET提前失效。过快的开关速度产生较大的导通的浪涌电流以及开关躁声及电压尖峰。设计驱动线路和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并且使用较宽的走线。


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关键词: MOSFET 急聚点 损耗

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