05-mosfet在感性负载下的开关损耗公式推导.pptVIP

* 续前页： * 四：MOSFET的开关损耗变化 （二极管有反向恢复） * CCM模式且选用快恢复或超快恢复二极管时，才会有二极管的反向恢复问题。 它只影响MOSFET的开通过程波形，不影响MOSFET的关断过程波形。对开通 过程波形的影响，可以用下面的图来近似。 其中二极管的反向恢复参数见下页说明： 此时的开通损耗公式为： * 二极管手册中，会给出一个图，用来查其某一关断电流下的反向恢复时间，如右边：但因实际工作中的di/dt不是图中的di/dt，所以该图的数据也只能作一参考。 从手册的数据曲线，可知 工作结温越高，反向恢复 时间越长。因此MOSFET 上的开通损耗也就越大。 二极管的反向恢复电流如下： * 五：MOSFET的开关损耗总结 * 1：CCM工作点的损耗计算公式(二极管无反向恢复时)： 其中： 在二极管有反向恢复时，只要将开通损耗改成，关断损耗公式不变： * 2：DCM工作点的损耗计算公式(此时的二极管没有反向恢复问题)： 这是因为在DCM下，有： 另外在DCM下的 比在CCM下的要小，所以DCM下的开通损耗比CCM下的要小许多。 * 3：ZVS工作点的损耗计算公式： 这是因为在ZVS下，有： * CCM工作点的损耗在非ZVS与ZVS下的损耗比较(二极管无反向恢复时) ： 非ZVS ZVS 总开关损耗： 开关损耗减少： 这可是一个非常大的量！ * MOSFET在感性负载下的 开关损耗公式 张兴柱 博士 2015年6月 * 一：分析MOSFET开关过程的原理图 * 1：电流负载下的等效电路 下面的分析中假定： --- 电感电流在开关过程中保持不变； --- MOSFET要考虑其寄生参数； --- 二极管分两种情况（无反向恢复和有反向恢复）。 * 2：分析用MOSFET的简化等效电路 为了简化分析，先对 进行分析 然后再从它的分析结果，来对比分析获得 时的结果 * 二：MOSFET的开关过程原理及分析 （二极管无反向恢复） * -- 在t0前，MOSFET工作于截止状态，t0时，MOSFET被驱动开通； 开通过程的轨迹图 开通过程的波形图 [t0-t1]区间：图中红色Phase1这点轨迹。 MOSFET的GS电压经Vcc对Cgs充电而上 升，在t1时刻，到达 维持电压Vgs(th)，MOSFET开始导电。 [t0-t1]区间的等效电路 1：MOSFET的开通过程原理 推导见下页 * [t0-t1]区间： 方程 初始值 解 t1时刻 该间隔是MOSFET的延迟开通间隔。 * 开通过程的轨迹图 开通过程的波形图 [t1-t2]区间：图中黄色Phase2这段轨迹。 [t1-t2]区间的等效电路 另外： 当DS电流增加到 ，该间隔结束，二极管关断。此时： MOSFET的DS电流因Vgs的增加而增加，如下式： 从上式，可将DS看作是一个受控电流源。 推导见下页 * [t1-t2]区间： 其中： 所以： 方程 初始值 解 t2时刻 该间隔中DS电压保持不变，MOSFET的DS电流则可近似看成线性上升，间隔结束时刚好上升到外部电流。 * 开通过程的轨迹图 开通过程的波形图 [t2-t3]区间的等效电路 [t2-t3]区间：图中蓝色Phase3这段轨迹。 至t2时刻，MOSFET的DS电流已上升到外部电流并 保持不变，导致GS电压保持不变。 由于GS电压不变， 驱动电流变成恒定并对GD电容进行充电，导致DS电容 上的电压线性减小，直到到达饱和区的边界； 推导见下页 * [t2-t3]区间： MOSFET在t2时刻其DS电流已为IL1，此后GS电压保持不变， 门极电流对Cgd充电，直到其进入饱和区的边界。 方程 初始值 解 t3时刻 （ ） （ ） （ ） 该间隔中DS电流保持不变，MOSFET的DS电压则可近似看成线性下降，间隔结束时下降到有 对应的饱和电压。另外这个间隔中的二极管因电压反偏而截止。 * 开通过