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何种应用条件要考虑MOSFET雪崩能量(2)

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2010/12/31 11:35:31   

  如果电感L为0.1mH,IAS=10A,CDS=1nF,理论上,电压VDS为

  CDSVDS2=LIAS2(3)

  VDS=3100V

  这样高的电压值是不可能的,那么为什么会有这样的情况?从实际的波形上看,MOSFET的DS区域相当于一个反并联的二极管。由于这个二极管两端加的是反向电压,因此处于反向工作区,随着DS的电压VDS增加,增加到接近于对应稳压管的钳位电压也就是V(BR)DSS时,VDS的电压就不会再明显的增加,而是维持在V(BR)DSS值基本不变,如图1所示。此时,MOSFET工作于雪崩区,V(BR)DSS就是雪崩电压,对于单次脉冲,加在MOSFET上的能量即为雪崩能量EAS:

  EAS=LIAS2/2(4)

  同时,由于雪崩电压是正温度系数,当MOSFET内部的某些单元温度增加,其耐压值也增加,因此,那些温度低的单元自动平衡,流过更多的电流以提高温度从而提高雪崩电压。另外,测量值依赖于雪崩电压,而在去磁期间,雪崩电压将随温度的增加而变化。

  在上述公式中,有一个问题,那就是如何确定IAS?当电感确定后,是由tp来确定的吗?事实上,对于一个MOSFET器件,要首先确定IAS。如图1所示的电路中,电感选定后,不断地增加电流,直到将MOSFET完全损坏,然后将此时的电流值除以1.2或1.3,即降额70%或80%,所得到的电流值即为IAS。注意到IAS和L固定后,tp也是确定的。

  过去,传统的测量EAS的电路图和波形如图2所示。注意到,VDS最后的电压没有降到0,而是VDD,也就是有部分的能量没有转换到雪崩能量中。

  传统的EAS测量图

     

  图2传统的EAS测量图

  在关断区,图2(b)对应的三角形面积为能量,不考虑VDD,去磁电压为VDS,实际的去磁电压为VDS-VDD,因此雪崩能量为

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