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DC-DC變換器開(kāi)關(guān)損耗對(duì)比簡(jiǎn)要分析

來(lái)源: 發(fā)布時(shí)間:2017-04-25 23:00:23 次瀏覽

DC-DC變換器目前有軟開(kāi)關(guān)和硬開(kāi)關(guān)兩種不同的啟動(dòng)運(yùn)行方式,而MOS和IGBT在硬開(kāi)關(guān)的前提下其開(kāi)關(guān)損耗也是各有不同的。下面我們就分別從硬開(kāi)關(guān)前提下的開(kāi)通和關(guān)斷兩種情況入手,來(lái)看一下MOS和IGBT的損耗對(duì)比。

首先我們來(lái)看一下當(dāng)DC-DC轉(zhuǎn)換器處于硬開(kāi)關(guān)條件下時(shí),MOS和IGBT在開(kāi)通損耗方面的不同之處。由于MOSFET 的輸出電容大,器件處于斷態(tài)時(shí),輸入電壓加在輸出電容上,輸出電容儲(chǔ)存較大能量。在相繼開(kāi)通時(shí)這些能量全部消耗在器件內(nèi),開(kāi)通損耗大。器件的開(kāi)通損耗和輸出電容成正比,和頻率成正比和輸入電壓的平方成正比。而IGBT 的輸出電容比MOSFET小得多,斷態(tài)時(shí)電容上儲(chǔ)存的能量較小,故開(kāi)通損耗較小。

接下來(lái)我們來(lái)看一下,在關(guān)斷損耗方面MOS和IGBT兩種開(kāi)關(guān)的損耗情況。在該條件下,MOSFET 屬單極型器件,可以通過(guò)在施加?xùn)艠O反偏電壓的方法,迅速抽走輸入電容上的電荷,加速關(guān)斷,使MOSFET 關(guān)斷時(shí)電流會(huì)迅速下降至零,不存在拖尾電流,故關(guān)斷損耗小。而IGBT 由于拖尾電流不可避免,且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)(可達(dá)數(shù)微秒),故關(guān)斷損耗大。

綜合對(duì)MOS和IGBT開(kāi)通、關(guān)斷情況下的損耗分析可以得出,在DC-DC變換器處于硬開(kāi)關(guān)的前提條件下,MOSFET的開(kāi)關(guān)損耗主要是由開(kāi)通損耗引起, 而IGBT則主要是由關(guān)斷損耗引起。因此使用MOSFET作為主開(kāi)關(guān)器件的電路,應(yīng)該使轉(zhuǎn)換器工作于ZVS條件下,這樣在器件開(kāi)通前,漏極和源極之間的電 壓先降為零,輸出電容上儲(chǔ)存能量很小,可以大大降低MOSFET的開(kāi)通損耗。而使用IGBT作為主開(kāi)關(guān)器件的電路,應(yīng)該使轉(zhuǎn)換器工作于ZCS條件下,這樣 在器件關(guān)斷前,流過(guò)器件的電流先降為零,可以大大降低因拖尾電流造成的關(guān)斷損耗。

 
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