MOS上電瞬間Id很大

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請問我在模擬時,將IRFP4110閘極直連到GND,給MOS管的DS之間加電的瞬間,Id非常大,Id≈dv/dt*Coss,請問這個Id是否會導致MOS損壞,有沒有辦法降低這個Id

smartconx_target@Q!w2e3r4t5y6u7i8o9p0||/t5/MOSFET-Si-SiC/MOS%E4%B8%8A%E7%94%B5%E7%9E%AC%E9%97%B4Id%E5%BE%88%E5%A4%A7/td-p/685826

1 解決方案
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Hi @Duke99 ,

Q1:

作为High side开关使用时,P沟道和N沟道的功率MOSFET实际上都可以使用,取决于您的应用权衡。PMOS的优势在于驱动简单,但同样芯片面积下Rds(on)高于N沟道器件,同时价格较高。主流的方案是使用N沟道器件,其驱动电路既可以分立电路实现(一般是高压场合),也可以使用专用的集成IC(有时被称为理想二极管控制器,多用于低压电池反向保护)。有许多公开资料已经对此进行了讨论,遗憾的是英飞凌没有这样的控制芯片,建议您查询其它公司的相关产品。

Q2:

Power PROFET™系列已经有48V等级的产品可以提供。

但这些智能功率开关主要应用于汽车行业,并且一般需要由系统中的MCU进行控制。如果您仅需要的被动方案(即系统上电后NFET自动打开,无需人为主动干预),请参考Q1. 

另请注意,这类智能开关产品的标称电流值是功率器件处于导通状态下的标称电流,并不是瞬态的冲击电流。

我不太清楚您的实际应用场景,如果之前的推荐给您带来困惑,深感抱歉。

Q3:

Inrush抑制本质上是利用MOSFET在开通过程中必须先经历线性工作区的特点。功率MOSFET在达到完全的导通状态(欧姆区)前必须要先经过的线性工作区,在这段很短的时间内,较高的沟道电阻可以对冲击电流实现有效抑制(功率回路的RC时间常数大),同时MOSFT也需要承受极高的瞬态功耗,极容易发生不可逆损坏。

因此,需要了解如何利用MOSFET的SOA曲线来验证拟采用的MOSFET是否耐受可能出现的冲击电流峰值与电流持续时间。注意SOA需随着温度的上升降额使用,且真实系统的冲击电流工作点并不总在已给出的曲线上,这需要您必须会对SOA曲线进行换算和折减。具体方法请参考以下应用笔记:

https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-MOSFET_OptiMOS_Linear_FET_application_as_protection_in_batter...

MOSFET导通转换过程中,控制工作在线性区的时间的最简单办法是改变Rdrive/Cgd参数,您可以通过仿真或人工计算先取得一个粗略的参数范围,再根据实际测试结果对参数进行优化,多次迭代可能不可避免。

BR,

Neo

smartconx_target@Q!w2e3r4t5y6u7i8o9p0||/t5/MOSFET-Si-SiC/MOS%E4%B8%8A%E7%94%B5%E7%9E%AC%E9%97%B4Id%E5%BE%88%E5%A4%A7/m-p/692111

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Hi @Duke99 ,

从原理上看,这是一个不太常见的图腾柱驱动电路,仅以静态分析的角度进行初步估算,由Q1404和Q1408构成的上下管还是可以完成基本的ON/OFF动作。动态分析比较复杂,但直觉上,我认为起码R1412(68k)与C1402(100uF)的取值并不合理(极度偏大),这有可能导致MOSFET在开通/关断转换的瞬态过程中长时间处于线性工作区,进而引起过功率损坏。

建议您选择专用的低端驱动IC对Q1406进行控制,这样可以节约大量的调试时间及成本。如果需要对Inrush电流进行抑制,可以简单的通过调整外置Rdrive与Cgd(注意:非Vgs)实施。

另外需要注意的是,MOSFET作为功率开关使用时,一般置于电源与负载之间,即所谓的High side放置。低端放置虽然可以简化驱动电路,但由于负载浮地,系统更容易遭受共模干扰的影响,安规认证时也有可能会遭遇挑战。因此,您也可以考虑采使用专用的Load Switch IC。

以下列出一些英飞凌的相关解决方案供您参考:

https://www.infineon.com/cms/en/product/power/gate-driver-ics/low-side-drivers/

https://www.infineon.com/cms/en/product/power/smart-power-switches/

BR,

Neo

smartconx_target@Q!w2e3r4t5y6u7i8o9p0||/t5/MOSFET-Si-SiC/MOS%E4%B8%8A%E7%94%B5%E7%9E%AC%E9%97%B4Id%E5%BE%88%E5%A4%A7/m-p/688977

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感谢您的回复,我还有几个疑问:

1、放在电源正端的话,就得用Pmos了吧,我有负载320V/额定5A(上电瞬间是容性,冲击电流100以上)和48V/额定20A(上电瞬间是容性,冲击电流100以上)两种负载,没选到合适的Pmos,如果Nmos可以放在正端,可以帮忙推荐一个电路吗

2、您发我的两个文档,是集成的功率开关IC吧?好像是低电压小电流,可能不太适合我的电路

3、减小Inrush电流的方案是加Cgd,而不是增加Cgs,是这么理解吧?利用米勒平台来抑制电流吗?米勒平台是在Vds减小到Vgs以下时才发生的吧?在这之前的电流是不是已经非常大损坏MOS了?

PS:第一次接触MOS,问题有些低级,还请见谅哈

 

smartconx_target@Q!w2e3r4t5y6u7i8o9p0||/t5/MOSFET-Si-SiC/MOS%E4%B8%8A%E7%94%B5%E7%9E%AC%E9%97%B4Id%E5%BE%88%E5%A4%A7/m-p/689227

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Hi @Duke99 ,

Q1:

作为High side开关使用时,P沟道和N沟道的功率MOSFET实际上都可以使用,取决于您的应用权衡。PMOS的优势在于驱动简单,但同样芯片面积下Rds(on)高于N沟道器件,同时价格较高。主流的方案是使用N沟道器件,其驱动电路既可以分立电路实现(一般是高压场合),也可以使用专用的集成IC(有时被称为理想二极管控制器,多用于低压电池反向保护)。有许多公开资料已经对此进行了讨论,遗憾的是英飞凌没有这样的控制芯片,建议您查询其它公司的相关产品。

Q2:

Power PROFET™系列已经有48V等级的产品可以提供。

但这些智能功率开关主要应用于汽车行业,并且一般需要由系统中的MCU进行控制。如果您仅需要的被动方案(即系统上电后NFET自动打开,无需人为主动干预),请参考Q1. 

另请注意,这类智能开关产品的标称电流值是功率器件处于导通状态下的标称电流,并不是瞬态的冲击电流。

我不太清楚您的实际应用场景,如果之前的推荐给您带来困惑,深感抱歉。

Q3:

Inrush抑制本质上是利用MOSFET在开通过程中必须先经历线性工作区的特点。功率MOSFET在达到完全的导通状态(欧姆区)前必须要先经过的线性工作区,在这段很短的时间内,较高的沟道电阻可以对冲击电流实现有效抑制(功率回路的RC时间常数大),同时MOSFT也需要承受极高的瞬态功耗,极容易发生不可逆损坏。

因此,需要了解如何利用MOSFET的SOA曲线来验证拟采用的MOSFET是否耐受可能出现的冲击电流峰值与电流持续时间。注意SOA需随着温度的上升降额使用,且真实系统的冲击电流工作点并不总在已给出的曲线上,这需要您必须会对SOA曲线进行换算和折减。具体方法请参考以下应用笔记:

https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-MOSFET_OptiMOS_Linear_FET_application_as_protection_in_batter...

MOSFET导通转换过程中,控制工作在线性区的时间的最简单办法是改变Rdrive/Cgd参数,您可以通过仿真或人工计算先取得一个粗略的参数范围,再根据实际测试结果对参数进行优化,多次迭代可能不可避免。

BR,

Neo

smartconx_target@Q!w2e3r4t5y6u7i8o9p0||/t5/MOSFET-Si-SiC/MOS%E4%B8%8A%E7%94%B5%E7%9E%AC%E9%97%B4Id%E5%BE%88%E5%A4%A7/m-p/692111

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Hi @Duke99 ,

當應用中過高的dv/dt 速率超出MOSFET 的額定dv/dt 能力,當然可能導致MOSFET 錯誤開關或永久損壞。這些錯誤動作或損壞的機制其實非常複雜,因此必須結合實際應用條件推斷主因並做出相應對策。

首先您需要先明確這個具有潛在破壞能力的高斜率dV/dt對應的是DS通道,還是寄生二極體的dv/dt額定值。在典型的工程應用中,前者一般發生在MOSFET切換感性負載時(如flyback),後者大多出現在軟開關拓樸或逆變器的半橋/全橋橋臂中。針對不同的應用場景,實際的應對方法可能有所差異。

BR,

Neo

smartconx_target@Q!w2e3r4t5y6u7i8o9p0||/t5/MOSFET-Si-SiC/MOS%E4%B8%8A%E7%94%B5%E7%9E%AC%E9%97%B4Id%E5%BE%88%E5%A4%A7/m-p/686637

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