Stromspitzen beim Einschalten des MOSFET und Spannungsspitzen beim Ausschalten des MOSFET

Ich studiere für meinen Leistungselektronikkurs und bin auf etwas gestoßen, das ich anscheinend nicht in den Kopf bekomme.

In einem Labor bauten wir einen Abwärtswandler mit einer induktiven Last und maßen verschiedene Transienten während seines Betriebs, wobei wir uns speziell auf die transienten Ströme und Spannungen konzentrierten, die während des Schaltens des MOSFET auftreten. Am Ende des Labs wurde folgende Frage gestellt:

Beschreiben Sie, warum beim Einschalten des MOSFET eine Stromspitze und beim Ausschalten des MOSFET eine Spannungsspitze erzeugt wird

Ich bin mit den grundlegenden Formeln für Induktivitäten und Kondensatoren vertraut, und von diesen würde ich erwarten, dass beim Schalten einer induktiven Last aufgrund einer nahezu augenblicklichen Spannungsänderung über der Induktivität eine Spannungsspitze auftreten könnte.
Dies scheint jedoch nicht zu der gestellten Frage zu passen, die eine Stromspitze beim Einschalten und eine Spannungsspitze nur beim Ausschalten impliziert.

Dies sind die einzigen zwei Folien, die ich aus den Vorlesungen finden konnte, die diese Art von Verhalten zeigen, aber ich kann nicht verstehen, wie die gezeigten Schaltungen dieses Verhalten erzeugen würden:

Anschalten: MOSFET Einschalten

(Anmerkung: U_CE ist die Spannung über dem MOSFET und Ic ist der Strom durch ihn)

Was ist die Quelle dieser Stromspitze, wenn der MOSFET einschaltet?

Ausschalten: MOSFET-Abschaltung

(Anmerkung: U_CE ist die Spannung über dem MOSFET und Ic ist der Strom durch ihn)

Was ist die Quelle der Überspannung, wenn der MOSFET abschaltet? Die induktive Last ist mit einer Flyback-Diode abgebildet, daher sehe ich nicht, wie dies durch die Induktivität verursacht werden würde. Und ich würde denken, dass der Kondensator nur bis zu seiner Kapazität aufgeladen wird und dann eine konstante Spannung aufrechterhält.

Jede Hilfe wäre willkommen, danke im Voraus.

Ich kann nicht sagen, dass ich diese gesamte Wellenform wiedererkenne, da sie eine geradlinige Schätzung mit geringerer Korrelation zum UI-Plot zu sein scheint, sodass sie mit dI/dt=Uce/L oder dU/dt=Ic/C oder U übereinstimmt /I=R. Die Diode schneidet jedoch über der Versorgungsspannung ab und der RC-Snubber absorbiert die Gegen-EMK, aber die Kapazität der Diode im AUS-Zustand ist nicht groß genug, um eine solche Einschaltspitze zu verursachen.
@ Tony Stewart Sunnyskyguy EE75 Es ist möglich, dass diese Diagramme nicht im Hinblick auf die Skalierung erstellt wurden, sondern eher mit dem Ziel, nur zu zeigen, welche Verhaltensweisen auf qualitativer Ebene auftreten. Aber ich stimme zu, dass sie unklar sind, und sie waren manchmal die Quelle großer Verwirrung für mich.
Nun, keiner von ihnen passt zur Schaltung
Beim Einschalten geht es nur um den Erholungsstrom der Schwungraddiode und den L / D-Einschaltdämpfer. Bei der Abschaltung geht es stattdessen um Sammelschienenstreuinduktivität und R/C-Abschaltsnubber.

Antworten (1)

Parasitäre Kapazität im MOSFET zwischen Drain und Source plus externe parasitäre Kapazitäten bedeuten, dass der MOSFET beim Einschalten versucht, diese zuvor geladenen parasitären Faktoren kurzzuschließen, und daher gibt es immer einen Stromimpuls in den Drain des MOSFET. Gleiches gilt für IGBTs und normale BJTs, außer dass die interne parasitäre Gerätekapazität normalerweise kleiner ist.

In other words; what do you get when you short a capacitor?

Wenn Sie einen MOSFET, IGBT oder BJT ausschalten, verursacht der zuvor fließende Strom aufgrund von parasitärer und/oder Lastinduktivität eine Gegen-EMK. Es kann eine Fangdiode geben (gemäß den Diagrammen in der Frage), aber der Drain / Kollektor steigt um einen Diodenabfall über die Versorgungsspannung.

In other words, what happens when you break current in an inductor?
"Es kann eine Fangdiode geben (gemäß den Diagrammen in der Frage), aber der Drain / Kollektor steigt um einen Diodenabfall über die Versorgungsspannung." Meinen Sie damit, dass die Spannung hoch genug ansteigen muss, damit die Rücklaufdiode in Durchlassrichtung vorgespannt wird? Sobald dies eintritt, geht di/dt auf 0 und dann negativ, da der Widerstand in der Induktivität und der Diode die noch in der Induktivität gespeicherte Energie dissipieren. Dies erzeugt diese endgültige Verringerung der Spannung, nachdem sie im zweiten Bild ihren Höhepunkt erreicht hat. Verstehe ich richtig?
Ja zur ersten Frage....
Die endgültige Reduzierung erfolgt so, wie sie bei der Versorgungsspannung zur Ruhe kommt.
Stromspitzen beim Einschalten des MOSFET und Spannungsspitzen beim Ausschalten des MOSFET
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