深入探討功率MOSFET變化對電流和電壓回路行為的影響

1.1 穩(wěn)定回路比較:電壓回路調(diào)節(jié)，電流回路限制。

本章討論功率MOSFET變化對兩個(gè)回路(電流和電壓)行為的影響。由于MOSFET只影響功率單元，所以理論研究只適用于功率單元模型。

1.1.1 模塊圖

下面的框圖表示電子調(diào)節(jié)回路的等效行為。

1.1.2 MOSFET參數(shù)對電壓調(diào)節(jié)回路的影響

電壓控制工作模式下的功率單元傳遞功能

從硬件文檔(POWER MOSFETs用戶指南)我們有以下模型:

“”線性鼓風(fēng)機(jī)應(yīng)用:

- 對于所選電壓調(diào)節(jié)的非常小的帶寬(大約100Hz)，極點(diǎn)的二階項(xiàng)和零項(xiàng)都是可以忽略的。

- 因?yàn)間。Rsh < < 1,靜態(tài)增益AVo≈gR。

- 所以傳遞功能看起來像一個(gè)非常簡單的一階濾波器:

備注:

完整的演示可在“電力mosfet用戶指南”附錄。

結(jié)論:

電壓控制工作模式下的傳遞功能取決于跨導(dǎo)g、Cg、Ce電容器和負(fù)載。因此，必須評估新型MOSFET對電壓回路的影響。

1.1.3 MOSFET參數(shù)對電流限制回路的影響

? 在電流控制工作模式下的動(dòng)力單元傳遞功能

從硬件文檔(POWER MOSFETs用戶指南)我們有以下模型:

我們認(rèn)為Cg+Ce和Gg*R*Cg相比太小了:

備注:

完整的演示可在“電力mosfet用戶指南”附錄。

? 結(jié)論

電壓控制工作模式下的傳遞功能取決于跨導(dǎo)g、Cg、Ce電容器和負(fù)載。因此，必須評估新的MOSFET對電流循環(huán)的影響。

1.1.4 閉環(huán)穩(wěn)定性分析

本研究的目的是用新的MOSFET (IRF3305和英飛凌IPP80N06S2-05)來演示兩個(gè)回路(電機(jī)電壓和電機(jī)電流)的穩(wěn)定性。

原理:通過在穩(wěn)定工作點(diǎn)周圍施加一個(gè)小擾動(dòng)，我們觀察系統(tǒng)如何反應(yīng)，注意每個(gè)擾動(dòng)頻率的增益和相位值。要探索的頻率值一般在4 - 50S的范圍內(nèi)[10hz, 100Khz]。

通過在bode圖中應(yīng)用Nyquist標(biāo)準(zhǔn)，我們認(rèn)為系統(tǒng)的穩(wěn)定性保證了(包括模型上的不確定性)如果得到以下條件:

? Mφ> 45°典型(Mφ=相位遲滯注意到,增益等于0 db + 180°,與相位遲滯< 0)。

? Mg > 12 dB的典型(Mg =衰減注意到180°相位遲滯)。

框圖概括了這一一般原則:

1.1.4.1 電機(jī)電壓循環(huán)穩(wěn)定

v 模擬方案

為了驗(yàn)證其穩(wěn)定性，對VBAT ={3.5V, 13.5V和16V} 3個(gè)值進(jìn)行了仿真。

v 仿真結(jié)果

IPP IRF3305 MOSFET在VBAT={6.5V, 13.5和16V}和DC請求= 5V的仿真結(jié)果:

v 結(jié)論:

我們觀察到邊緣階段(階段價(jià)值當(dāng)增益= 1伏特分貝)高于45°的3場效電晶體在電壓電源(13.5 v和3.5 v,16 v)和直流請求的值無關(guān)。因此，在3mosfet的作用下，電壓調(diào)節(jié)回路是穩(wěn)定的。

1.1.1.1 電流環(huán)穩(wěn)定

v 模擬方案

v 仿真結(jié)果

IPP 80N06S2-05 MOSFET在VBAT = 13、5V和DC請求= 5V時(shí)的仿真結(jié)果:

v 結(jié)論:

我們觀察到邊緣階段(階段價(jià)值當(dāng)增益= 1伏特分貝)高于45°的3場效電晶體在電壓電源(13.5 v和3.5 v,16 v)和直流請求的值無關(guān)。因此，在3mosfet的作用下，電壓調(diào)節(jié)回路是穩(wěn)定的。