SiC MOSFET:根据开关波形计算损耗的方法

SiC MOSFET:开关波形的测量方法

本文的关键要点

・当示波器不具备显示所观测波形功率损耗的功能时,可以通过测得的开关波形来计算损耗。

・在SiC MOSFET导通时间和关断时间内,VDS和ID重叠的部分会产生开关损耗。

・在SiC MOSFET的导通区间,会因ID和MOSFET的导通电阻而产生导通损耗。

・测量时的注意事项1:如果示波器的采样率较小,就会漏掉波形的细节部分,导致测量结果出现误差。

・测量时的注意事项2:如果电压探头和电流探头之间没有进行偏差校准,就会因延迟差而导致计算出来的损耗存在误差。

关于根据开关波形计算功率损耗的方法,将按如下主题顺序进行介绍。首先是开关波形的测量方法。近年来,一些示波器已经具备可以自动计算并显示所观测波形的功率损耗的功能,但如果没有该功能,就需要通过测得的波形来计算损耗了。为此,需要了解具体的测量方法和波形。

SiC MOSFET:开关波形的测量方法

图1是开关电路、监测波形的探头以及测量示意图。我们使用差分探头来测量MOSFET的漏-源电压。另外,使用电流探头来测量漏极电流。

SiC MOSFET:スイッチング波形の測定方法。スイッチング回路と波形をモニターするプローブ/SiC MOSFET:スイッチング波形の測定方法。各部の波形と電力損失(網掛け部分)

图2为各部分的波形和功率损耗(阴影区域)示意图。

ton表示开通时间,toff表示关断时间,在该区间的VDS和ID重叠部分产生了开关损耗。由于该电路是感性负载,因此在开通时,ID会先开始变化,电流变化结束后VDS开始变化。关断时则相反,VDS先开始变化,电压变化结束后ID才开始变化。

TON是MOSFET的导通区间,在该区间中,会因ID和MOSFET的导通电阻而产生导通损耗。

在进行测量时有一些注意事项。第一个是示波器的采样率。如果采样率过低,就会漏掉波形的细节部分,从而导致测量结果出现误差。因此需要显示采样点并确认是否是准确跟踪而获得的波形。

第二个是在电压探头和电流探头之间,由于延迟时间特性不同,所以测得的波形会因这种延迟差而存在误差。如果不进行任何校正,电压和电流之间就会在时间轴方向上出现偏差,图2阴影区域的面积就会不准确,从而导致损耗计算出现误差。要消除测量过程中的延迟差,就需要实施偏斜校正(de-skew)。具体方法请参阅测量设备的使用说明书和测量设备制造商提供的技术资料。

除此之外,在处理测量点和探头操作等方面,请遵循对高电压和大电流进行高速开关的MOSFET的波形观测基本要求进行。

【资料下载】SiC功率元器件基础

本资料介绍了SiC的物理性质和优点,并通过与Si元器件的比较介绍了SiC肖特基势垒二极管和SiC MOSFET的特点及使用方法上的不同,还介绍了集诸多优点于一身的全SiC模块。

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