三相正弦波逆變器瞬態(tài)的共同導(dǎo)通問(wèn)題設(shè)計(jì)方案(一)
在三相正弦波逆變器瞬中瞬態(tài)共同導(dǎo)通往往是被忽略的問(wèn)題,因?yàn)樗矐B(tài)過(guò)程很難捕捉。
以半橋變換器為例,其典型驅(qū)動(dòng)電路如下圖a)所示,理想的柵極電壓波形如下圖(b)所示。
但是,在實(shí)際測(cè)試中的柵極電壓波形則如下圖所示。
圖中,圓圈處的電壓尖峰就是其中一個(gè)MOSFET開(kāi)通時(shí),引起處于關(guān)閉狀態(tài)的另一個(gè)MOSFET的柵極電壓尖峰。如果這個(gè)電壓尖峰超過(guò)MOSFET的導(dǎo)通閾值電壓(特別是在結(jié)溫較高時(shí),閾值電壓下降到常溫的2/3),原處于關(guān)斷的MOSFET將被觸發(fā)導(dǎo)通,就會(huì)產(chǎn)生橋臂的兩個(gè)MOSFET瞬態(tài)共同導(dǎo)通現(xiàn)象,即使僅導(dǎo)通數(shù)十納秒也很可能損壞MOSFET.由于使MOSFET損壞的時(shí)刻是隨機(jī)的,故通常很難找到故障的真正原因。
產(chǎn)生這種現(xiàn)象的根本原因是MOSFET漏極電壓迅速上升,并產(chǎn)生電容電流,通過(guò)MOS-FET的反向傳輸電容與輸入電容分壓,在MOSFET的柵一源極間產(chǎn)生電壓。
1.瞬態(tài)共同導(dǎo)通產(chǎn)生的原因與分析
可以通過(guò)MOSFET的動(dòng)態(tài)模型進(jìn)行分析,MOSFET的動(dòng)態(tài)模型如下圖所示。
圖中,Cgs、Cgd、Cds、Rg分別為MOSFET內(nèi)部的的柵/源電容、柵/漏電容、輸出電容和MOSFET的柵極體電阻。
在VF1開(kāi)通階段,盡管VF2處于關(guān)斷狀態(tài),VF2的寄生二極管導(dǎo)通續(xù)流。由于VF1的開(kāi)通,VF2的漏極電壓急速上升,這個(gè)高幅值的dv/dt將通過(guò)VF2的寄生參數(shù)對(duì)VF2的柵極電壓造成影響,其等效電路如下圖所示。
圖中的Rext為驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)阻和驅(qū)動(dòng)電路與MOSFET間串聯(lián)電阻之和。
由于MOSFET在開(kāi)通時(shí)并不能立即導(dǎo)通,因此可認(rèn)為是一個(gè)線性上升的函數(shù)。這一階段的等效電路如下圖(a)和下圖(b)所示,同時(shí)可以認(rèn)為VF2的柵極電壓為O.
圖(b)的等效電路變?yōu)橐粋€(gè)簡(jiǎn)單的RC回路,其節(jié)點(diǎn)和回路方程為
評(píng)論