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MOS串联自驱动电路分析

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nc965
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  • 2019-10-11 14:33:16
先放个电路大家围观(PSIM高压自驱动用什么模块

10.png
这种电路其实比较早就有了,基于高压MOS比较少见的年代而又想适应诸如三相高压馈电的小功率应用,近年来诸如充电桩等新能源应用中的辅助电源也常有人照搬。
这类电路的主要问题是可靠性较低,可靠性较低的主要原因是上下管驱动不同步以及均压机制不明,也看到若干专题文献,貌似也没怎么说清。
实际上,这类电路如果设计得当,是可以可靠工作的,而且还可以引申到任意多管串联的超高压超大功率的应用领域。
关键词:MOS串联、自驱动、均压
闪烁
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  • 2019-10-11 14:47:56
 
请问楼主,上面两管子是怎么驱动的?为怎么说是通过电容均压驱动?
闪烁
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  • 2019-10-11 14:59:55
 
实际应用中,我们都是在上管并一个几百P的小电容,下管不并,使得下管在关断时分得的DS电压大于上管DS电压;
nc965
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  • 2019-10-11 15:08:21
 
为使电路可靠工作,我们需要做三件事:
1、上管的驱动能量平衡
2、上管的驱动上升沿和下降沿(同步)控制
3、上下管的动态自动均压(电压峰值)设计
闪烁
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  • 2019-10-11 15:28:35
 
为使电路可靠工作,我们需要做三件事:
1、上管的驱动能量平衡   
上管驱动的能量靠上拉的电阻供电12V稳压管嵌位(防止过压),选择合适的阻值,就可以可靠驱动,关断时通过高压TVS管释放能量,还有电压12V稳压管正向导通嵌位;
2、上管的驱动上升沿和下降沿控制
上管的驱动上升和下降控制,这个应该怎么理解?感觉这个上管是先开通于下管的,所以上升沿还是由下管来决定;关断时上管慢于下管,下降沿主要是高压TVS释放能量,取决于TVS;
3、上下管的动态均压(电压峰值)设计
动态均压应该怎么理解?向我们有这么处理,上管DS并联一个电容,确保了下管关断时分压大于上管,是不是就可以不用考虑动态分压的问题?

l0ve-
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  • 2019-10-12 07:22:23
 
上管DS并联电容是个馊主意,会加大上管损耗,不可接受。
闪烁
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  • 2019-10-12 09:01:14
 
那不一定,大部分管压降都降载下管了,上管本来温度就比较低;
nc965
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  • 2019-10-12 08:49:31
 
再贴一个电路,大家分析
10.png
闪烁
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  • 2019-10-12 09:03:09
 
这个跟上面那个完全不一样了吧,驱动工作方式也不一样吧
nc965
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  • 2019-10-12 09:04:08
 
嗯,不一样,成功地解决了4.2楼的问题
闪烁
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  • 2019-10-12 09:05:07
 
这个就是你说的考Cgs电容均压的电路吗?
nc965
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  • 2019-10-12 09:06:06
 
差不多吧,还可以进一步完善
闪烁
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  • 2019-10-12 09:12:21
 
上次被你一说,我还去认真分析了一下原先的电路,跟GS之间的电容关系不大,驱动也不是靠均压的
nc965
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  • 2019-10-12 09:16:52
 
4楼是3个问题,哪里是驱动靠均压这么简单?
闪烁
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  • 2019-10-12 09:22:11
 
这电路是我之前搞硬件的时候,一个前辈设计的,我当时是负责做测试的,后面转做软件了,这几天看到论坛有在谈论这个问题,感觉以前测试没真正注意细节,好多东西没整明白,刚好看到前辈发这个贴,希望前辈能帮忙将原理还有工作模型波形可以分析清楚;
nc965
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  • 2019-10-12 10:08:32
 
给出一个较完整的电路来分析:
10.png
在这个电路中,器件的电压应力最终归可结为两只等效电容的均压过程。
电容的均压过程在此贴【电阻均压VS电容均压】已经得到充分讨论,并在该帖39楼看到了我们这个电路的均压效果:
10.png
从均压的角度分析:
由于两MOS的Cds显著较(二极管)大,因此这类电路骨子里就是电容均压的,脉冲(特别是尖峰)信号一定是首先按电容量反比例分配均压的,而电阻均压成分的影响一般都是负面的,可能会按如图RC放电曲线最终趋于另一个可能导致系统崩溃的电阻均(分)压值。在系统打嗝、启动延时、掉电维持等丢失PWM的不利工况尤为如此。
因为(即使只考虑绝缘电阻)电阻分压机制总是存在的,首要设计考虑是其RC时间常数是否能使系统在时间上撑过上述不利工况,必要时才(小功率应用尽量不)考虑在P点外接电阻均压,而此电阻的接法、阻值、可靠性均颇为纠结,需仔细斟酌才行。
再看看1楼电路,一个电阻为上管驱动供电,从均压的角度看,这等效为P点上拉电阻,会在很短的RC时间内使电容均压成果丧失殆尽,不得已用齐纳下拉,但整个关断期间齐纳几乎都处于导通状态,损耗可想而知。
*未完待续*

thx
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  • 2019-10-17 17:43:35
 
闪烁
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  • 2019-10-17 17:59:41
 
齐纳二极管并不是工作于一直击穿转态的,而是处于临界击穿转态,损耗比直接击穿低很多;
yaxuangela
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  • 2020-7-25 09:38:19
 
您好。  这类串联MOS管的反激,目前有没有在实际产品中应用比较良好的驱动方式呢?
greendot
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  • 2019-10-13 12:03:23
 
第二个图不就是我上传过的文章里的?
meisjin
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  • 2019-11-7 23:09:11
 
你上传的文章在哪里?可否共享一下链接?最近在德国的一款产品里面见到实用电路,了解到PI已经将其申请了商标,TI也有文章在说这个
greendot
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专家
  • 2019-11-8 13:36:20
 
这里: Analysis of series SiC MOSFETs stack using a single standard gate driver.pdf (459.35 KB, 下载次数: 311)
thx
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  • 2021-5-14 11:44:43
 
好资料。。。
gongyuan073
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高级工程师
  • 2021-5-21 08:42:12
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请教一下 这个电路对开关速度有没有影响呢
nc965
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  • 2021-10-10 10:42:12
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做得好的话没有啥影响。问题是这个电路比较老了,现在高压器件已经普及,这种电路意义不大,因此此贴也没有续了。
aixiaolang2020
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  • 2022-4-13 09:23:49
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这个资料好
阿甘
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  • 2021-10-10 12:38:35
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学习了
kidultbin
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  • 2020-2-12 13:23:03
 
学习
yaxuangela
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  • 2020-8-10 18:48:10
 
关于这个电路,各路大神可否帮忙分析分析工作原理。我的疑问在于D1,R2,R5,Z4,Z6的作用是什么,没太理解,多谢各位。
批注 2020-08-10 184400.png
nansir
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  • 2020-10-20 11:28:06
 
最近看一个电源的辅助供电采用的这个方案,凑巧又看到大师的帖子,个人认为,电阻均压、电容均压区别在能量转换的时间尺度不同,瞬态的当然以电容均压为主,这个电阻的特点是下管先开先关(开关都比上管早),导致上下两个管的开通关断时间不同步,还有上管靠上拉电阻给驱动供电又造成上管的驱动电路RC延时比下管大,因此动态均压比较难。
第一、应该先改变上管驱动的RC时间(增加辅助去耦电容)
第二、调节上下管的DS电容以调整米勒平台时间实现动态均压
Simi
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  • 2020-10-28 17:16:20
 
学习。
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  • 2021-6-21 13:10:24
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fengmr
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xuexi
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  • 2023-2-24 17:11:00
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楼主研究过双有源桥(DAB)吗?帮忙看看我的问题,https://bbs.21dianyuan.com/thread-349614-1-1.html,感觉需要数学功底很好才能搞定
nc965
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  • 2023-2-24 18:50:59
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我的数学功底很垃圾
魔王咩咩
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  • 2024-2-19 12:42:56
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请教一下,这种MOS串联,目的是不是为了减小器件的应力
nc965
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  • 2024-2-19 12:49:48
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是的,还有成本
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