功率器件的开关过程是一个复杂的过程,无论是mos还是igbt,在使用中或多或少都会遇到震荡现象。
总结说来:
①在mos开关过程中,如果栅极电阻较小,发生了栅极电压震荡,多半是因为mos源极寄生电感太大导致。根据u=l*di/dt,我们可以知道,栅极电阻小,开通速度快,即di/dt大,如果l(寄生电感)也大,在寄生电感上产生的电压更大。这种震荡的特点是栅极电压有过冲现象,超过米勒平台电压后下降,在米勒平台附近产生栅极电压震荡。
②如果栅极电阻较大,栅极电压升到米勒平台后发生跌落并引起米勒平台附近的震荡,多半是因为ds电压变化太快,米勒电容较大导致。根据i=c*dv/dt,米勒电容充放电会产生一个很大的电流,快速抽走栅极电容上的电荷,栅极电压跌落引起震荡。
③在半桥电路中,如果是感性负载,反向恢复电流是一个不可忽视的、可能造成栅极波形震荡的原因。反向恢复电流会使ds电压急剧上升。因此选mos时要关注一下器件的反向恢复时间。下图是igbt的驱动,原理和mos一样:
如下仿真,u1是一个容值随电压变化的电容。该电容是模拟cgd,增加该电容以及去掉该电容可模拟两种不同容值的cgd对栅极电压的影响。
以下为对比结果,同一个栅极电阻,可看到cgd较大时会引发震荡:
在看一下寄生电感的影响,对比一下100ph和1nh的区别:
可以看到由于寄生电感导致的米勒平台震荡的特点是电压过冲,并且寄生电感越大震荡幅度越大。
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