Главная -> Книги

(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) ( 23 ) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) (93) (94) (95) (96) (97) (98) (99) (100) (101) (102) (103) (104) (105) (106) (107) (108) (109) (110) (23)

на на рис. 5.8), ток которой при импульсном воздействии на входе, как известно, равен:

где /о =

фСвх

Рис. 5.8. Схема для расчета заряда стандартной RC-цепочки

Мы видим, ЧТО ток заряда RC-цепи спадает по экспоненциальному закону. Реальный ток затвора имеет более сложный характер. Поэтому лучше не пользоваться в расчетах значениями паразитных емкостей, а перейти к интегральной характеристике, называемой зарядом затвора.

Что означает это выражение? Мы должны просуммировать произведения токов за очень короткие промежутки времени, в течение которых ток можно условно считать постоянным. В результате мы получим «количество электричества», которое надо передать в затвор, чтобы транзистор был открыт. Мы можем это сделать быстро, тогда нам необходимо обеспечить большой зарядный ток. Либо время открытия транзистора затянется за счет уменьшения зарядного тока.

Для простой КС-цепи:

а время t известно - мы вычисляем его в точке, где ток затвора снижается практически до нуля:

imn 3J? -jC«.



Для реального затвора подобрать аналитическое подынтегральное выражение трудно, да и бессмысленно.

где h(t) - аналитически трудноопределяемая функция.

Разработчики транзисторов поступают в этом случае так: они снимают кривую заряда затвора, вычисляют ее площадь и приводят в технических условиях типичное среднестатистическое значение полного заряда затвора Q. На рисунке 5.9 показана типичная кривая заряда затвора транзистора IRFP250.


30 60 90 120 Qg, Total Gate Charge (nC) (Суммарный заряд затвора Qg, нКуп)

Рис. 5.9. Типичная кривая заряда затвора транзистора MOSFET на примере IRFP250

Зная полный заряд затвора, легко вычислить время включения (выключения):

екл ~ вык

Время переключения ограничено не только «снизу» (по допустимой мощности тепловых потерь на транзисторе), но и «сверху» - транзистор нельзя коммутировать слишком быстро. Давайте разберемся, почему это так. Как видно из рис. 5.11, емкости и образу-



ют емкостной делитель напряжения. Для оценки скорости изменения напряжения введен параметр

показывающий, на сколько вольт изменилось напряжение между стоком и истоком за определенный отрезок времени (по аналогии с операционными усилителями этот параметр называется скоростью нарастания/спада сигнала).

1 реальный Ч * /ток затвора

RC-цепь---- * -

1вкл


Рис. 5.10. Сравнительные характеристики заряда RC-цепочки и входной емкости затвора полевого транзистора

Рис. 5.11. Оценка скорости нарастания (спада) напряжения «сток-исток»

Обозначим для упрощения расчетов:

Тогда по правилу тОков и напряжений для емкости можно записать:

Следовательно

dt С*

*dU dt



(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) ( 23 ) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) (93) (94) (95) (96) (97) (98) (99) (100) (101) (102) (103) (104) (105) (106) (107) (108) (109) (110)