逆变电路中开关器件反向恢复特性的重要性——三相调制逆变电路的基本工作
本文的关键要点
・在逆变电路工作时，会产生体二极管的反向恢复电流。
・反向恢复时间和反向恢复电流过大会导致损耗增加，这对于逆变电路而言是一个不利因素。
・通过使用反向恢复时间和反向恢复电流峰值小的MOSFET，可以减少逆变电路中的损耗，降低MOSFET损坏的风险。
本文将为您介绍第二个主题“三相调制逆变电路的基本工作”。在上一主题中已经提到过，从本文开始我们将以电机驱动中常用的“正弦波驱动（三相调制）方式”为例进行讲解。
■逆变电路的种类和通电方式
■三相调制逆变电路的基本工作
■通过双脉冲测试比较PrestoMOS™与普通SJ MOSFET的损耗（实际测试结果）
■通过三相调制逆变电路比较PrestoMOS™与普通SJ MOSFET的效率（仿真）
三相调制逆变电路的基本工作
图6为U相的三相调制逆变电路时序图。由于在U相呈正极性时High Side（Q1）会进行励磁，因此栅极驱动信号的占空比会随着接近U相电流峰值而逐渐增加，随着接近负极性而逐渐减小，并在U相呈负极性时进行续流。当U相呈负极性时则相反，Low Side（Q2）会进行励磁，并在U相呈正极性时续流。
在这种驱动模式下，V相和W相也执行同样的PWM工作和续流工作，因此具有三相在AC输出的任何时间点均可进行切换的特点，称之为“三相调制”。
各开关时间点的占空比D(t)可以使用逆变器输出AC频率f和相位差θ，通过以下公式表示：
其中，Dmax是AC输出峰值时的占空比，被称为“调制因数”。
图7为U相电流峰值附近（正极性）的U相电流波形和各相晶体管（Q1/Q2、Q3/Q4、Q5/Q6）的栅极驱动波形。
下面我们将U相电流峰值附近用来在电感器中积蓄能量的励磁开关——U相High Side（Q1）从ON到OFF再到ON的区间，分为（1）～（13）个工作模式分别进行说明。下面的图表示从U相看的电流路径变化。
通过这样的工作过程，会产生Mode（12-2）中那样的体二极管反向恢复电流。Q1～Q6都会产生该体二极管的反向恢复电流，因此对于逆变电路而言，反向恢复特性的好坏非常重要。该反向恢复电流的不良影响如下：
当反向恢复电流（峰值电流）较大时，例如像Mode（12-2）所示，当Q1导通时，会流过Q2的反向恢复电流。如果反向恢复电流峰值Irr较大，则Q1中将流过过大的电流。此时，如果超过MOSFET的额定值（如果电流密度变大），漏极-源极之间将发生短路，处于桥臂短路状态，可能会导致Q1和Q2的MOSFET损坏。
在反向恢复时间较长的情况下，流过体二极管的反向恢复电流时，在Mode（12-2）下，当Q2的体二极管导通时，Q1的漏极和源极之间将被施加Vin量的电压。此时的导通开关波形如图11所示。反向恢复时间trr越长，导通时Q1的漏极电流ID(t)流动的时间越长，在漏极和源极之间施加电压VDS(t)的时间越长。此时的开关损耗PSW通过下列公式来表示（TS为1个开关周期）。
从公式（2）可以看出，损耗能量EON是ID(t)和VDS(t)的积乘以时间所得到的面积分，可见，反向恢复越慢，开关损耗越大。在逆变电路中，流过电感器的电流会变为正弦波状，因此导通时的反向恢复电流会随开关时序发生变化。也就是说，越接近正弦波峰值附近，反向恢复电流越大。所以，对于在正弦波峰值附近的开关工作，要特别注意反向恢复电流引起的损耗会增加这一情况。
综上所述，反向恢复时间和反向恢复电流过大对于逆变电路而言是一个不利因素。通过使用反向恢复时间短且反向恢复电流峰值小的MOSFET，可以减少逆变电路中的损耗，并降低开关器件损坏的风险。
通常而言，会通过双脉冲测试对逆变电路的单桥臂进行评估。在下一篇文章中，我们将通过双脉冲测试对反向恢复特性优异的MOSFET和普通SJ MOSFET的损耗进行比较。
- |
- +1 赞 0
- 收藏
- 评论 0
本文由鸣鸟不飞转载自ROHM R课堂，原文标题为:逆变电路中开关器件反向恢复特性的重要性——三相调制逆变电路的基本工作，本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。
相关研发服务和供应服务
相关推荐
【经验】可背面散热的封装MOSFET热阻和容许损耗的计算方式，掌握环境温度、MOSFET的功率损耗以及RthJA值
本文介绍可背面散热的MOSFET封装和其热阻和容许损耗之间的关系，通过ROHM的产品封装如：TO-220FM和TO-247等可带散热器的封装、TO-252和TO-263等可将背面引脚安装在电路板上的封装举例，讲解MOSFET热阻和容许损耗的计算。
【经验】解析MOSFET的雪崩失效
关于MOSFET的失效机理您有哪些了解？当向MOSFET施加高于绝对最大额定值BVDSS的电压时，会造成击穿并引发雪崩击穿。发生雪崩击穿时，会流过大电流，存在MOSFET失效的危险，本文ROHM将为您详细解析MOSFET的雪崩失效。
通过三相逆变电路比较PrestoMOS™与普通SJ MOSFET的效率（仿真）
本文中我们将对三相调制逆变电路中的效率进行比较。MOSFET与双脉冲测试中使用的产品型号一样，即PrestoMOS™ R6030JNx和普通的SJ MOSFET R6030KNx。这次是通过仿真来进行效率比较的。
【技术】解析MOSFET的dV/dt失效
dV/dt失效是MOSFET关断时流经寄生电容Cds的充电电流流过基极电阻RB，使寄生双极晶体管导通而引起短路从而造成失效的现象。dV/dt是单位时间内的电压变化量。本文ROHM将为您详细介绍什么是MOSFET的dV/dt失效。
【产品】SiC-MOSFET体二极管的正向特性与反向恢复特性说明
本文将对ROHM推出的SiC-MOSFET的体二极管的正向特性与反向恢复特性进行说明。SiC-MOSFET体二极管的正向特性Vf比Si-MOSFET大。SiC-MOSFET体二极管的trr更高速，与Si-MOSFET相比可大幅降低恢复损耗。
SiC-MOSFET的体二极管的恢复时间为什么比Si-MOSFET短？
SiC-MOSFET的体二极管为pn结合形式，但少数载流子的寿命短，少数载流子的积蓄效应几乎看不到，因此显示与SBD同等的超高速恢复性能（几十ns)，恢复时间与SBD一样不依赖于正向注入电流，为固定值。（ｄI/dt固定的条件下）。
通过双脉冲测试比较PrestoMOS™与普通SJ MOSFET的损耗（实际测试结果）
针对主题“通过双脉冲测试比较PrestoMOS™与普通SJ MOSFET的损耗”，ROHM将根据实际测试结果进行具体说明。通过对PrestoMOS™和普通SJ MOSFET进行比较，可以确认反向恢复特性出色的PrestoMOS™开关损耗更小，这显示了PrestoMOS™在降低逆变器电路损耗方面的优势。
【经验】解析什么是SOA（Safety Operation Area）失效
要想安全使用MOSFET，需要在SOA范围内使用。有五个SOA的制约要素，不满足其中任何一个要素的要求都有可能会造成失效。本文ROHM将为您解析什么是SOA失效？以及SOA的区域划分、限制以及与失效之间的关系。
为什么SiC-MOSFET的体二极管的正向下降电压高？
SiC带隙为Si的约3倍，因此pn二极管的上升电压为3V左右，正向下降电压比较高。 但桥式电路等因在换流时进入栅极导通信号从而可反向导通，所以实际上固定损耗不成问题。
【经验】通过双脉冲测试评估MOSFET的反向恢复特性
本文中，ROHM根据使用了几种MOSFET的双脉冲测试结果，来探讨MOSFET的反向恢复特性。测试发现反向恢复电流Irr和反向恢复电荷Qrr较低的MOSFET，导通损耗EON_L也较小。快速反向恢复型MOSFET之间进行比较也得出同样的结论。
内置SiC-SBD的SiC-MOSFET产品规格表中记载的二极管规格是体二极管的还是SiC-SBD的？
连接于内部，不能从外部分离出特性。 但是SiC-SBD的VF小，通常使用范围内只在SiC-SBD流过正向电流，因此If-Vf特性、反向恢复特性基本上是SiC-SBD的特性。
通过三相逆变电路比较PrestoMOS™与普通SJ MOSFET的效率
本文通过三相逆变电路比较PrestoMOS™与普通SJ MOSFET的效率，这是通过仿真来进行效率比较的。其证实使用反向恢复特性出色的PrestoMOS™的情况下效率更高（损耗更低）；在三相调制逆变电路中，反向恢复特性出色的PrestoMOS™在效率方面优势显著。
【经验】一文介绍如何将电感器的电感值调整为合适值
本文的示例表明，当改变了PFC CCM电路中的工作条件时，通过调整电感可以优化电感电流的纹波率,计算出可以获得合适纹波率的电感值，并通过仿真进行验证。
【经验】重负载时开关元件MOSFET工作相关的注意事项
ROHM将在本文介绍重负载时开关元件MOSFET工作相关的注意事项。在重负载时，如果MOSFET的体二极管的反向恢复时间trr较长，且有电流残留，则在超前臂的MOSFET关断时，寄生双极晶体管可能会误导通，从而损坏MOSFET。
R600xEND4/R600xKND4/R600xJND4 series Compact SOT-223-3 Packag 600V Withstand SJ MOSFETs
型号- R6002JND4,R600XJND4 SERIES,R600XKND4 SERIES,R6003KND4,R6003JND4,R600XJND4,R6004END4,R600XEND4,R600XKND4,R600XEND4 SERIES,R6006KND4
电子商城
现货市场
服务
可定制位移传感器量程范围10~600mm，该YWD型位移传感器表面有带刻度的透明窗☐，每毫米的变化量误差不超过3ue/mm，可在静态、准静态和低频动态下工作。主要指标：非线性<0.2%；供桥电压<10v；测试精度：0.01mm。
最小起订量： 1 提交需求>
可定制车规级电感的电流范围0.3~17.9A，尺寸最小1x0.55x0.5mm到最大12.5x12.5x6mm，工作频率100KHz~2MHz，感值范围：0.47uH~4.7mH。符合IATF16949和AECQ-200。SPQ为5K。
提交需求>
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
授权代理品牌：部件、组件及配件
授权代理品牌：电源及模块
授权代理品牌：电子材料
授权代理品牌：仪器仪表及测试配组件
授权代理品牌：电工工具及材料
授权代理品牌：机械电子元件
授权代理品牌：加工与定制
我要提问
登录 | 立即注册
提交评论