Acest articol încearcă să dea sens informațiilor confuze referitoare la comportarea unui  MOSFET în timpul secvenței de comutație, în numeroase articole tehnice.

Noi nu intenționăm să explicăm fizica din spatele structurii MOSFET. Pentru cei interesați să afle mai mult despre structura MOSFET-ului, noi recomandăm articolele tehnice de la SGS-Thomson menționate în referințe. Scopul acestui articol este de a prezenta inginerului proiectant de surse în comutație date care îl vor ajuta în proiectare circuitului de comandă a MOSFET-urilor, calculul pierderilor estimate pentru evenimente critice, estimarea eficienței sursei de alimentare, estimarea temperaturii joncțiunii pentru componentele critice și diverse încărcări, și pentru a ajuta de a lua o decizie în optimizarea proiectului.

Evenimentele referitoare la comutația MOSFET-urilor sânt analizate pentru o sarcină inductivă, circuit cu diodă de clampare, singurul care se aplică la sursele de alimentare în comutație.Datele de catalog sau articolelele tehnice referitoare la sarcini rezistive au o relevanță mică sa niciuna pentru comutația MOSFET-ului în sursele de alimentare în comutație.Deasemeni articolul se referă la MOSFET-urile de 500V/600V ,cele mai folosite pentru sursele de alimentare în comutație.

Numele condesatorilor sint cele folosite în articolele de la SGS-Thomson. Verificați articolele pentru explicații mai detailate și importanța lor dacă este necesar.

Și acum comentariile:

• Tensiunea de poartă are o crestere ascuțită la t1 datorată în principal inductanței sursei MOSFET-ului.
• Canalul intern al MOSFET-ului va purta deasemeni curentul de descarcare al Coss.
• La t3 tensiunea de drena va atinge Vx, uzual în jurul a 25V pentru MOSFET-urile de 500V. După acest interval pierderile Vds*Idrain vor  considerate ca parte a pierderilor în conducție.
• Q3, Sarcina porții asociată cu tensiunea de drenă atinsă Vx, este mult mai mică decât Q3+Q4, specificată uzual în foile de catalog ale MOSFET-ului.

Erori comune și concepții greșite:

Eroare: Tensiunea de drenă va descrește linear la zero în timpul perioadei t2 - t4 , când tensiunea de drilă este constantă.

Realitate: Tensiunea de drenă va descrește mult mai repede atingând tensiunea  Vx , în timpul perioadei t1 - t2 . Calculând pierderileîn comutație asociate cu această perioadă de timp, considerând că tensiunea de drenă va descreste linear pentru întrega perioadă "platou" , va rezulta erori enorme.

Eroare: Tensiunea de drenă va atinge zero la t2b (sfîrșitul perioadei de recuperare a diodei).

Realitate: Tensiunea de drenă va descrește mult mai repede atingând tensiunea  Vx, în timpul t1 - t2 . Calculând pierderileîn comutație asociate cu această perioadă de timp, considerând că tensiunea de drenă va descreste linear pentru întrega perioadă "platou" , va rezulta erori enorme. 

Eroare: Capacitățile MOSFET-ului nu pot fii utilizate pentru a determina comportarea în comutație, aveți nevoie de valorile sarcinii.

Realitate: Cu capacitățile MOSFET-ului el este total caracterizat, poate total explica (împreună cu alți parametrii) comportarea în comutație, fără a fii nevoie de sarcina grilei.

Eroare: Datele de catalog ale MOSFET-ului dau destulă informație pentru a caracteriza comportarea în comutație a MOSFET-ului in aplicatia voastră.

Realitate: Majoritatea  datelor de catalog ale MOSFET-urilor, pentru motive pe care nu le discutăm în acest articol,  nu dau suficientă informație pentru a capabili să determinăm comportarea în comutație în aplicații tipice pentru componenta intenționată a fii utilizată. Caracteristicile timp (comutație închis timp de întîrziere ,timp de creștere,timp de întîrziere la comutația deschis, timp de cădere) sînt măsurați în condiții care nu poartă nici o relevanță cu o applicație tipică a dispozitivului, deci, cel mai bine pentru inginerul proiectant va fii să le neglijeze pe toate. O încercare de a le utiliza pentru o estimere a datelor reale , este consumatoare de timp și uzual nu este făcută de ingineri.

O exceptie notabilă: Datele de catalog de la Motorola , similare pentru cele menționate în referință pentru MTW20N50E, furnizează informații care chiar contează in determinarea comportării în comutație. După cunoștințele noastre , la timpul cînd acest articol a fost ultima oară actualizat, datele de catalog Motorola sint singurele care furnizează următoarele carecteristici critice nrcesare: tensiunea Vx, sarcina porții necesară pentru ca tensiunea drenei să cadă de la Vdd la Vx, variația capacității la înaltă tensiune într-o  diagramă citibilă, variația capacității la joasă tensiune într-o diagramă citibilă, Variația Ciss și Crss la tensiune joasă, zero Vgs și Vds, zero Vds și Vgs zero la 10V, Inductanța internă a sursei.

Alte Considerații:

• SMPS Power Supplies utilizează teoria corectă descrisă mai sus referitoare la comutația  MOSFET-ului pentru a calcula cu preciziepierderile în comutație în etajul PFC comutație grea și ușoară. Combinat cu modelele noastre precise pentru diode (cu căderea de tensiune, timpul invers de recuperare și curentul invers de recuperare ca funcții de temperatură, curentul direct, dI/dt), fișierul de proiectare (ADH2450Des__.xls, ADH8100Des__.xls) este cea mai precisă sculă de proiectare și predicție a performanțelor unei surse de alimentare în comutație.

Referințe:

• Studiu pentru  Modelul de sarcină poartă pentru un  MOSFET de putere, SGS-Thomson Microelectronics, Power MOS Devices Data book, 1st Edition - June 1988.
• Caracteristicile de sarcină rol principal pentru a conduce ușor proiectarea cu circuite cu MOSFET-uri de putere, by M. Melito and F. Portuese, SGS-Thomson Microelectronics, Ghidul Proiectantului de Produse de putere , Manual de aplicații, 2nd Edition - June 1993.
• MTW20N50E, Date de catalog pentru Proiectanți, Motorola - REV 4, 1996.

 

SMPS Proprietate Intellectuală

Acest articol conține informații pentru care SMPS Power Supplies și partenerii săi pot să aibe pretenție la drepturi de Autor și/sau Marcă Inregistrată și poate fii subiectul unui patent . Deasemeni SMPS Power Supplies ași partenerii săi pot avea pretenție de statutul de "Primul Publicat" relativ la ideile publicate în acest site. Orice a treia parte poate menționa părți rezonablile din acest articol fără a ne contacta, presupunând că sursa este clar identificată și un link către intregul articol este inclus. Dacă doriți să încorporați informațiile din acest articol într-un produs comercial,trebuie să ne contactați pentru a ne cere permisiunea.

• Prima redactare  a documentului intern: 19 Oct 1991
• Actualizare majoră, SMPS Power Supplies document intern: 10 Feb 1998
• Prima publicare pe Web: 3 Aug 2002
• Ultima actualizare: 3 Sep 2005