saber下MOSFET驱动仿真实例

　　上论坛好久了，虽然是菜鸟，但总还是想写点什么。算是给论坛添点人气，也希望大家给点指点。


　　设计中，根据IXYS公司IXFN50N80Q2芯片手册中提供的ID-VDS，ID-VGS和Cap-VDS等特性曲线及相关参数，利用saber提供的Model Architect菜单下Power MOSFET Tool建立IXFN50N80Q2仿真模型，图5-1所示MOSFET DC Characteristics设置，图5-2所示MOSFET Capacitance Characteristics设置，Body Diode 参数采用默认设置。

　　首先验证Rg、Vgs、Vds关系，仿真电路如图


　　这里电路中加入了一定的电感Lg，仿真电路寄生电感，取值是0.05uH，有没有什么依据？我当时是想导线计算电感的时候好像是要加上0.05u，就放了个0.05u。

　　仿真过程是，Rg分别取1欧姆，到10欧姆，到100欧姆。验证Rg取值对驱动波形Vgs和开关导通特性Vds影响。结果如下图：


　　可以看出，不同Rg阻值对MOSFET IXFN50N80Q2 的影响。设计中，取Rg=10，取Rg=1，担心过冲击穿Vgs，取100，上升沿速度太慢，不满足高速应用。

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　　下边讨论MOSFET串联问题。仿真电路如图：仿真电路中两路驱动，只有Rg参数不一致，其他均一致。


　　Q2的驱动电路中Rg=15，Q1的驱动电路中Rg=10，这样的目的是在讨论驱动电路中等效电阻的不一致（可能来自Rg本身不一致，也可能是线路不同，器件不同而造成的不一致）情况下，对串联MOSFET导通过程影响。观察Vd1和Vd2两点的波形，如图：


　　从图中可以明显看到，由于驱动电路参数不一致Rg1<Rg2，第一只MOSFET（接地MOSFET）关断时间提前，造成率先承受电源电压约800V，实际中很容易造成管子损坏。所以，电路设计中要选择精确度高，一致型好的元件，并且设计动态均压网络以保护调制开关管正常工作。

　　一般MOSFET串联都需要动态和静态均压。静态均压见图中的MOSFET两端并联电阻，取值可以参考MOSFET手册中关断状态的漏电流，通过静态电阻的漏电流是通过MOSFET静态漏电流的6倍左右，太大会加大电阻静态损耗。

　　本设计中动态均压网络，采用TVS并联在MOSFET两端，起到保护作用。TVS管好像有点贵，也可以采用RCD网络。有人说，TVS并联起到的不是动态均压作用，只是瞬态保护作用，这也是有道理的。

　　TVS管选择，就是Vwm 大于电路正常工作电压，Vc小于电路额定最大工作电压。

　　采用TVS管保护电路前后，Vd1仿真波形对比图：


　　可以看到，加入TVS管后，尖峰脉冲的持续时间大大缩短。

　　MOSFET串联应用，在保证动态静态均压和驱动一致性的条件下，还要采用一些隔离技术和多路驱动技术，以保证多只MOSFET串联组成高压大功率高频开关。这方面这里就不再写了，希望大家指点。（电源网原创文章转载请注明出处）