Ich brauche etwas Hilfe beim Verständnis von Überschwingen und Klingeln in MOSFET-Halbbrücken

Aus dem Datenblatt FDA75N28:

Was ich nur schwer verstehe, sind die Gründe für das Überschwingen und das Klingeln in V_DS.

Nun zu dem, was ich bereits weiß:

  • Der Strom, der in einer Spule fließt, kann sich nicht abrupt ändern, sondern muss sich allmählich ändern.

  • Anfangs fließt Strom durch den Treiber-FET, aber dann schaltet dieser Transistor ab.

  • Irgendwo muss der Strom weitergehen, und am einfachsten fließt er durch die Freilaufdiode des DUT-Transistors. Dadurch wird V_DS negativ, da der Drain-Pin ein höheres Potential als der Source-Pin hat, wodurch die Body-Diode in Vorwärtsrichtung vorgespannt wird.

  • Bevor der gesamte überschüssige Strom in irgendwelche parasitären Widerstände der Schaltung dissipiert wird, schaltet der Treibertransistor wieder ein.

(Ich brauche Hilfe, um zu verstehen, was zwischen diesen beiden Schritten passiert, und bin mir beim nächsten nicht 100 % sicher.)

  • Die Body-Diode des DUT-Transistors wird in Sperrrichtung vorgespannt, unmittelbar nachdem sie in Durchlassrichtung vorgespannt wurde. Da die Wiederherstellung des Verarmungsbereichs einige Zeit in Anspruch nimmt, beginnt der Strom in die entgegengesetzte Richtung zu fließen, was in der Diode normal ist. Aus dem Datenblatt geht hervor, dass dieses Phänomen nicht zu lange dauert, 320 ns, was die Reverse-Recovery-Zeit ist. Der durch die Induktivität fließende Strom fließt weiterhin in die gleiche Richtung, diesmal jedoch durch den Treibertransistor statt durch die Body-Diode des DUT-Transistors.

Zusätzliche Anmerkung:

Soweit ich das beurteilen kann, ändert sich das Potential der positiven Sonde V_D nie. Damit ein Überschwingen auftritt, muss die negative Sonde unter den negativen Pin der Stromversorgung gehen. Ich kann nicht erkennen, woran das liegen kann.

Warum das Klingeln nach Überschwingen? Ich habe mit einem Lehrer gesprochen, der nur allgemeine Kenntnisse in Elektronik hat, und er schlug vor, dass es sich irgendwo um eine parasitäre Kapazität handeln könnte, die mit der Induktivität automatisch oszilliert. Ich würde gerne wissen, woran das genau liegt.

Ein Rufsystem muss mindestens ein System zweiter Ordnung sein. Also ja, es deutet auf eine Streukapazität hin, die mit der Induktivität interagiert. Jedes System zweiter Ordnung, das auch einen Widerstand enthält, kann eine Klingelreaktion auf eine Schritteingabe haben.

Antworten (2)

Was ich nur schwer verstehe, sind die Gründe für das Überschwingen und das Klingeln in V_DS.

Das Überschwingen ist auf die parasitäre Kapazität des MOSFET zurückzuführen, der mit der Induktivität als unterdämpftes System 2. Ordnung reagiert. Diese Kapazität kann im Bereich von 100 pF bis 1 nF liegen. Lesen Sie das MOSFET-Datenblatt - es sieht so aus, als würden es ungefähr 900 pF sein.

Irgendeine andere Frage, die ich nicht entdeckt habe?
Ah, tut mir leid, dass ich nicht näher darauf eingegangen bin, ich verstehe nicht, warum das Überschwingen überhaupt, aber das könnte immer noch mit dem Klingeln zusammenhängen, richtig?
Ja, es ist alles auf das Einschwingverhalten des Filters 2. Ordnung zurückzuführen, der aus L und Mosfet C besteht.

Ich denke, Ihre Erklärung ist ein guter Schuss in die richtige Richtung!

Bezüglich der Diode, die vom Vorwärtsmodus in den Rückwärtsmodus wechselt, gibt es einen Artikel von Fairchild , vielleicht haben Sie ihn schon gesehen. Ein interessantes Bild ist dieses hier:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die Änderung der Position der Minoritätsträger dauert einige Zeit. Die Zeit, die benötigt wird, um vom leitenden Zustand in den sperrenden Zustand zu wechseln, ist die Rückwärtserholzeit.

Die negative Spannung kann durch die Erkenntnis erklärt werden, dass sich die Induktivität der Last beim Laden wie eine Stromquelle verhält. Wenn es sich um die Entladung selbst durch die (in Vorwärtsrichtung vorgespannte) Body-Diode des DUT-MOSFET handelt, wird einfach die Durchlassspannung über dieser Diode erzeugt. Die Diode verhält sich sozusagen wie ihre eigene Spannungsquelle. Aus diesem Grund kann die Spannung unter der Versorgung oder Masse liegen, sie verhält sich einfach wie eine separate Spannungsquelle in Reihe mit der Versorgung.

Dies ähnelt der Art und Weise, wie DCDC-Aufwärtswandler eine Ausgangsspannung erzeugen können, die höher ist als ihre eigene Versorgungsspannung. Ein Induktor wird geladen, und dieser geladene Induktor ermöglicht es Ihnen, die Ladung fast überall abzuladen und eine höhere Spannung zu erreichen.

Andys Antwort erklärt das Klingeln. Es ist eine Ladung, die zwischen den Kondensatoren (der Dioden im MOSFET) und der Induktivität der Last hin und her schwingt.

Beachten Sie, dass die Body-Diode in dieser Situation keinen Strom leitet. Die Spannung liegt unterhalb der Durchlassspannung. Wenn die Diode leiten würde, würde sie (einen Teil) der Energie in dieser sich bewegenden Ladung "zerstreuen" und das Klingeln würde schneller abklingen.

Schuld daran ist nicht die Gate-Kapazität, sondern die Ausgangskapazität. Die Gate-Kapazität (obwohl 5 nF) wird meiner Meinung nach durch die Rückwärtsübertragungskapazität (90 pF) auf einen kleineren Spieler reduziert.
Äh, natürlich :-)
Ich brauche etwas Hilfe beim Verständnis von Überschwingen und Klingeln in MOSFET-Halbbrücken
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v