电动车电力MOSFET的开关特性

热度:Loading...   日期:15-06-23, 11:21 AM   来源:   

用图a的电路来测试电动车电力MOSFET的开关特性。图中up为矩形脉冲电压信号源(波形见图b),Rs为信号源内阻,RG为栅极电阻,RL为漏极负载电阻,RF用于检测漏极电流。

电动汽车图片 

电力MOSFET的开关过程

因为MOSFET存在输入电容Cin,所以当脉冲电压up的前沿到来时,Cin有充电过程,栅极电压uGS呈指数曲线上升,如图b所示。当uGS上升到开启电压UT时,开始出现漏极电流iD。从up前沿时刻到uGS=UT并开始出现iD的时刻这段时间称为开通延迟时间tdon)。此后,iDuGS的上升而上升。uGS从开启电压上升到MOSFET进入非饱和区的栅压USP这段时间称为上升时间tr,这时相当于电力晶体管的临界饱和,漏极电流iD也达到稳态值。iD的稳态值由漏极电源电压UE和漏极负载电阻所决定,USP的大小和iD的稳定值有关。uGS的值到达UsP后,在脉冲信号源up的作用下继续升高直至到达稳态,但iD已不再变化,相当于电力晶体管处于深饱和。MOSFET的开通时间ton为开通延迟时间tdon)与上升时间tr之和,即

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当脉冲电压up下降到零时,栅极输入电容Cin通过信号源内阻Rs和栅极电阻RG(Rs)开始放电,栅极电压uGS按指数曲线下降,当下降到UGSP时,漏极电流iD才开始减小,这段时间称为关断延迟时间tdoff)。此后,Cin继续放电,uGSUGSP继续下降,iD减小,到uGS<UT时沟道消失,iD下降到零。这段时间称为下降时间tf。关断延迟时间tdoff)和下降时间tf之和为MOSFET的关断时间toff,即

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从上面的开关过程可以看出,电动车MOSFET的开关速度和其输入电容的充放电有很大关系。使用者虽然无法降低Cin的值,但可以降低栅极驱动回路信号源内阻Rs的值,从而减小栅极回路的充放电时间常数,加快开关速度。MOSFET的工作频率可达100kHz以上,是各种电力电子器件中最高的。

MOSFET是场控型器件,在静态时几乎不需要输入电流。但是在开关过程中需要对输入电容充放电,仍需要一定的驱动功率。开关频率越高,所需要的驱动功率越大。

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