MOSFET 的汲極(D)和源極(S)之間VDS電壓,假如有著高 dv/dt 可能會導致MOSFET產生問題.本篇將介紹出現這種現象的原因和對策.
dv/dt表示電壓隨時間的變化率,用來表示MOSFET的開關瞬態週期或開關影響引起的VDS電壓的變化率.過大的 dv/dt 率可能會導致 MOSFET 的錯誤切換或永久損壞,具體取決於使用條件, 而TOSHIBA MOSFET 的 dv/dt 能力都是有清楚且詳細的標示在規格書中.
一般設計上可能影響 MOSFET 正常動作的 dv/dt 斜率有兩點如下：
1.汲極電壓在開關轉換期間呈現 dv/dt 的Spike.
2.逆變器和其他帶有電感性負載的電路,通常都是使用半橋架構的 MOSFET, 其中MOSFET VDS電壓具有 dv/dt 斜率,而MOSFET內部二極管從續流模式轉換為反向恢復模式.
下面則會與半橋架構來說明.
MOSFET 的VDS電壓在開關轉換的米勒平台發生變化,柵極電壓(VGS)的變化會引起汲極電流(ID)的變化,而汲極電流(ID)又會引起汲極電勢(VDS)的變化,從而導致柵極-汲極電壓 VGD 的變化,然而 MOSFET的VDS 電壓 中 dv/dt 斜率也代表著此 VGD 變化,柵極-汲極電流 在 dv/dt 週期的米勒平台中隨著汲極-源極電壓的變化而流動.在米勒平台,可以看作是一個大電容等效形成在柵極和GND之間.該電容稱為米勒電容. 柵極電壓則在開關轉換的米勒平台區域不會增加.
圖一 顯示了電感性負載的開關電路. 圖二 顯示了上述的開關波形,然而大多數 dv/dt 問題都與電感性負載有關.
dv/dt表示電壓隨時間的變化率,用來表示MOSFET的開關瞬態週期或開關影響引起的VDS電壓的變化率.過大的 dv/dt 率可能會導致 MOSFET 的錯誤切換或永久損壞,具體取決於使用條件, 而TOSHIBA MOSFET 的 dv/dt 能力都是有清楚且詳細的標示在規格書中.
一般設計上可能影響 MOSFET 正常動作的 dv/dt 斜率有兩點如下：
1.汲極電壓在開關轉換期間呈現 dv/dt 的Spike.
2.逆變器和其他帶有電感性負載的電路,通常都是使用半橋架構的 MOSFET, 其中MOSFET VDS電壓具有 dv/dt 斜率,而MOSFET內部二極管從續流模式轉換為反向恢復模式.
下面則會與半橋架構來說明.
MOSFET 的VDS電壓在開關轉換的米勒平台發生變化,柵極電壓(VGS)的變化會引起汲極電流(ID)的變化,而汲極電流(ID)又會引起汲極電勢(VDS)的變化,從而導致柵極-汲極電壓 VGD 的變化,然而 MOSFET的VDS 電壓 中 dv/dt 斜率也代表著此 VGD 變化,柵極-汲極電流 在 dv/dt 週期的米勒平台中隨著汲極-源極電壓的變化而流動.在米勒平台,可以看作是一個大電容等效形成在柵極和GND之間.該電容稱為米勒電容. 柵極電壓則在開關轉換的米勒平台區域不會增加.
圖一 顯示了電感性負載的開關電路. 圖二 顯示了上述的開關波形,然而大多數 dv/dt 問題都與電感性負載有關.
圖一:
圖一:『Switching circuit with an inductive load』(註1) 出處 TOSHIBA Impacts of the dv/dt Rate on MOSFETs Application Note.
圖二:
圖二:『Switching waveforms of an inductive load』(註1) 出處 TOSHIBA Impacts of the dv/dt Rate on MOSFETs Application Note.
本篇我們介紹了MOSFET VDS dv/dt 大多與電感性負載有關,這可能會影響MOSFET的誤動作或是MOSFET 損壞,所以有效的減少電路板上的雜散電感是一門需要長時間經驗累積的一門學問,下一篇將介紹MOSFET內的反向二極體對dv/dt的影響.