上一篇文章中介绍了ls开关导通时栅极 – 源极间电压的动作。本文将继续介绍ls关断时的动作情况。
低边开关关断时的栅极 – 源极间电压的动作
下面是表示ls mosfet关断时的电流动作的等效电路和波形示意图。与导通时的做法一样,为各事件进行了(iv)、(v)、(vi)编号。与导通时相比,只是vds和id变化的顺序发生了改变,其他基本动作是一样的。与导通时的事件之间的对应关系如下:
关断 导通
事件(iv) → 事件(ii)
事件(v) → 事件(iii)
事件(vi) → 事件(i)
dvds/dt带来的ls的vgs上升和hs的vgs负浪涌(波形示意图t4)是事件(iv)。
波形示意图的t4周期结束时,公式(1)所示的icgd1消失时发生的浪涌是事件(v)。公式(1)与之前使用的公式相同。
然后,漏极电流发生变化(波形示意图t6),并发生公式(2)所示的lsource引起的电动势,电流如等效电路的事件(vi)中所示流动。公式(2)也与之前使用的公式相同。
可以看出的动作是,由于该电流以源极侧为负极向mosfet的cgs充电,因此在hs侧将vgs推高,在ls侧将vgs向正极侧拉升,以防止vgs下降。结果就产生了波形示意图所示的vgs动作。波形示意图中vgs的虚线表示理想的电压波形。
外置栅极电阻的影响
下面是sic mosfet桥式结构的ls关断时的双脉冲测试结果。(a)波形图的外置栅极电阻rg_ext为0ω时,(b)为10ω。图中的(iv)、(v)、(vi)即前面提到的事件。
如波形图所示,可以看到事件(v)的浪涌非常明显。
尽管由vds的变化引起的事件(iv)的影响很小,但由于hs中事件(iv)引起的负浪涌常常会超过额定值,在这种情况下,就需要对电路采取相应的措施。要想减少这种关断时的hs负浪涌,需要减小hs栅极电阻rg_ext。然而,需要注意的是,在上一篇文章介绍过的常用栅极电阻调节电路中,事件(iv)在电阻值高的rg_on侧较为突出。
关于由事件(vi)引起的vgs抬升,由于该时刻正好在关断(turn-off)结束之前,所以即使hs进入导通(turn-on)动作,sic mosfet桥式结构的ls也已经被关断,几乎不会造成什么问题。
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