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未解决

NMOS浮地驱动关断异常

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使弓弦
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高级工程师
  • 2020-11-2 09:47:25
10问答币
小弟最近想利用NMOS对40V至450V的可调直流电压进行开断,频率想达到10kHz,输出端高电平时间想最小能达到5us,做了个板子,可是在NMOS关断时出现关断十分缓慢的现象,电路原理图如下图图一。
后来小弟将一个100k欧姆的电阻串联在NMOS的s端和参考地之间,电路图如图二,发现有所改善,但是效果还不理想,某次关断效果图如图三,黄色波形为输出高压端与参考地24V01-间电压差。
因为是NMOS浮地驱动,因此小弟图一和图二中的mos驱动IC的12V05+和12V05-是由一个隔离的电源模块供应的,与参考地24V01-应该是隔离的,不知关断异常是否是我的驱动方式选择有问题还是其他原因?
对了,小弟还尝试测量MOS管GS端的电压,但是发现不能正常测量,测量结果如图四中的红色波形,小弟是将示波器的两个探头直接接在GS端,是浮地不能正常测量还是其他可能原因呢?
还请各位大侠指教小弟一下,感激不尽!!!或者有什么需要补充的,小弟一定加以补充。其实小弟的最终目标是希望能够控制40V至450V的直流电压快速导通和开断,恳请大侠们有其他方式也指教下小弟,先谢谢大家!





图一 mos驱动1

图一 mos驱动1

图二 mos驱动2

图二 mos驱动2

图三 输出波形

图三 输出波形

图四 MOS管GS端波形测量

图四 MOS管GS端波形测量
lovelee
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副总工程师
  • 2020-11-2 12:44:07
 
电源的直流方式

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使弓弦
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高级工程师
  • 2020-11-2 13:57:30
 
请问能再详细些吗?

谢开源
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总工程师
  • 2020-11-2 14:23:15
 
Nmos放在高端是不行的。建议把Nmos放在低端即直流电压的负端来控制

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使弓弦
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高级工程师
  • 2020-11-2 14:28:00
 
我的目标是能控制在HV01O+侧是否输出高压,NMOS放在低压侧的话就起不到效果了呀,考虑过PMOS放在高压侧,但是我找到的PMOS最高耐压500V,耐压又太低了,NMOS浮地不能像我图里那样使用隔离电源进行驱动吗?
使弓弦
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高级工程师
  • 2020-12-27 15:49:28
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大侠,可以帮忙看看这个帖子吗?https://bbs.21dianyuan.com/thread-323823-1-1.html
YTDFWANGWEI
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  • 2020-11-2 15:34:57
 
通过100K电阻,给MOS干的COSS电容充电,你期望DS之间的电压变化多块?
使弓弦
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高级工程师
  • 2020-11-2 16:16:51
 
我希望能在微妙级呢,您的意思是100K的电阻太大了吗?
BingSun
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总工程师
  • 2020-11-2 16:29:16
 

uS或nS都不是问题。
1、应选用正确的IC。
MIC4420是一棵常规驱动IC,应该使用浮地驱动IC,如IR2107,或者半桥驱动IC只用上管驱动就可以了。
2、uS级基本所有IC都可以达到,如需nS级那就需要认真选择IC型号了。
BingSun
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总工程师
  • 2020-11-2 16:42:59
 
如果采用光藕隔离驱动应该是个不错的选择,如P152,楼主可以看下。
使弓弦
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高级工程师
  • 2020-11-2 16:53:14
 
您的意思是换个浮地驱动的IC就应该差不多了吗?换成浮地IC之后请问光耦隔离是必需的吗?还是说光耦和浮地IC是两种不同的方式呢?
BingSun
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总工程师
  • 2020-11-2 18:09:28
 
是两种方式,看你喜欢用哪一种。
使弓弦
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高级工程师
  • 2020-11-2 18:59:46
 
谢谢您,可如果是因为我的MOS驱动IC选的不是浮地的,那为何图三的波形中,从低电平变高电平的时候如此正常呢?您对这个情况有啥想法吗?
使弓弦
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高级工程师
  • 2020-11-2 17:35:09
 
可小弟还有一点不解,如果是因为我的MOS驱动IC选的不是浮地的,那为何图三的波形中,从低电平变高电平的时候如此正常呢?
使弓弦
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高级工程师
  • 2020-11-12 21:20:27
 
版主,这个电压下降的确与该电阻有很大关系,请问MOS的Coss究竟是哪两端的电容呢?我一直没搞明白,还有Ciss,Crss。
是下面这样吗?下面这个我也看不明白。。。Coss究竟是哪两端的呢?
G是输入,D是输出,S接地。
Ciss,是G端的电容,但把D短到地。
Coss,是D端的电容,但把G短到地。
Crss,是输出和输入之间的电容。
YTDFWANGWEI
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  • 2020-11-16 11:00:02
 
MOS关DS两端等效电容。
使弓弦
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高级工程师
  • 2020-11-16 14:15:56
 
那请问大侠这个电容上的电荷释放只能通过将S端和参考地用电阻连起来吗?有其他方法吗?不想增加这个电阻
YTDFWANGWEI
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  • 2020-11-16 17:27:13
 
不太明白你的意思,当MOS关开通电荷自然就通过DS释放掉了/
使弓弦
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高级工程师
  • 2020-11-16 19:45:52
 
那是我理解错了,我本来以为这个Coss会影响MOS的断开速度,也就是这个帖子中关断下降沿的异常。但是无论仿真还是实验,把NMOS放在高端开断,当断开时S端电压的下降延迟会与S端与参考地间的负载电阻有关,电阻阻值越小,断开时S端电压下降越快,请问大侠这可能是啥原因呢?
还是说您的意思是S端对地电阻太大,导致MOS断开时给Coss充电慢,然后导致S端电压变化也就是S端对地电压下降慢呢?如果是这样的话除了减小这个电阻的阻值外还有什么方法可以加快给Coss的充电速度吗?
YTDFWANGWEI
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  • 2020-11-17 15:27:55
 
我已经告诉你了,你把COSS电容画上,你看看S端电压是什么,是不是HV01+电位减去COSS电容电压,再考虑COSS电容两端电压与这个电阻大小关系。
使弓弦
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LV6
高级工程师
  • 2020-11-17 21:00:04
 
的确是,谢谢您!
使弓弦
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LV6
高级工程师
  • 2020-12-27 15:50:30
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前辈,能帮忙看看这个吗?谢谢!
使弓弦
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LV6
高级工程师
  • 2020-12-27 15:51:33
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前辈可以帮忙看看这个吗?谢谢!

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尚飨
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  • 2020-11-3 16:08:52
 
R27下端是不是漏掉网络HV01O+?
使弓弦
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高级工程师
  • 2020-11-3 16:34:08
 
我的天!!!我真的漏掉了!!!
谢谢您,我晚上试试
尚飨
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副总工程师
  • 2020-11-3 16:53:23
 
我不到40岁,这个您太惶恐了。祝顺利。
使弓弦
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高级工程师
  • 2020-11-3 20:54:22
 
唉,不是这个原因
BingSun
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总工程师
  • 2020-11-3 18:00:12
 
既然已知道需要浮动驱动电路,还试那错误的电路有什么用呢?
使弓弦
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高级工程师
  • 2020-11-3 20:44:05
 
主要是不理解如果是浮动驱动的问题,为何上升沿如此正常?还抱有一丝幻想。
幻想破灭了....不是没接的问题,我按照您说的选个浮驱的MOS驱动改下吧,不知您是否知道有浮动的MOS驱动和我错用的这款引脚比较相似吗?
尚飨
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LV8
副总工程师
  • 2020-11-4 12:34:04
 
我再说说,你自己想想,再动手。1.你是正负5V供电,NMOS的S应接隔离电源的GND,这样关断时Vgs才可有负压抽取,你现在的样子,MIC4420实际只能开下管,自由放电。
2.你把MIC4420的DATASHEET再看看,我只瞅了 眼内部框图,有负压可以做到拉的。

以上你想想,毕竟实际情况和问题描述是不可能对等。
使弓弦
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高级工程师
  • 2020-11-4 14:27:39
 
是我的原理图网络做标法误导您了,给MIC4420供电的是12V的电压,12V05-就是隔离电源的GND输出,12V05+是隔离电源的12V输出;我把您昨天说的部分连线后,MOS的GS端已经能测到正常的矩形波,但是MOS的S端的波形与之前并无差别。我不理解为何GS端电压能够正常下降至0,而S端却不能,是MOS管的DS开断异常还是说在S端和24V01-那端间存在电容(实际我并没加)储能呢?
使弓弦
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LV6
高级工程师
  • 2020-12-27 15:54:22
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前辈可以帮忙看看这个吗?谢谢!

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使弓弦
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高级工程师
  • 2020-11-5 08:58:02
 
您好,我又看了能驱动上管的MOS驱动,这种MOS驱动的地和要控制的电压的地一般是同一个地即可,我用的4420虽然不是能够接同一个地驱动上管的,但是4420的地和要控制的电压的地是不同的,我的理解中这和用变压器隔离驱动上管是一样的,不知为何不行,或者4420这种IC为何使用隔离电源供电也不能正常驱动上管呢?自己想不通啊
BingSun
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总工程师
  • 2020-11-5 10:51:38
 
时间久了就会慢慢理解了。
使弓弦
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高级工程师
  • 2020-11-5 14:26:02
 
太难了;请问前辈,我如果用IR2107的话,下管可以不接吗?就是图里蓝色圈出的那个,可以只用个上管吗?
Inked2_LI.jpg
BingSun
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  • 2020-11-5 15:45:54
 
只接上管就行,因为需要自举供电(即MOS关闭时,MOS管的S极需回到地电压,使用浮动端供电得以充电)所以需要考虑你实际电路能否满足要求,否则可能需要一组独立供电电源给驱动芯片。
使弓弦
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高级工程师
  • 2020-11-5 17:06:42
 
谢谢前辈,我只用上管的话,您看图一的电路及电容电阻值合适吗?
如果不满足您说的电路自举条件,隔离电源供电是像图二那样吗?
您说的自举条件是指啥呢?
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nc965
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  • 2020-11-5 09:10:22
 
看看Vsd(与Vds相反)电压波形再议
使弓弦
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高级工程师
  • 2020-11-5 11:41:47
 
前辈,我测了Vds波形,发现与负载电阻关系很大,紫色为Vgs波形,黄色为Vds波形,图一、二为无负载电阻的波形图,Vds基本一直为0,MOS基本关不上;
图三为100k欧负载,大部分情况可以关上,但是偶尔也有例外;


图四为10k欧负载,Vds波形更好看了,电压降低应该是因为我逆变的变压器电路设计有问题,与MOS管无关。


我实在不理解负载电阻为何影响这么大?难道是因为S端和参考地间有电容储能?可是实际上我没加啊...还是GS变低没法关断MOS呢?



mos管DS端波形IMG_20201105_110745.jpg
mos管DS端波形IMG_20201105_110514.jpg
mos管DS端波形IMG_20201105_111259.jpg
QQ图片20201105114520.jpg
justxhb
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助理工程师
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  • 2024-1-11 16:40:21
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我也来学习高边浮地控制了。还不知道是否可行。
使弓弦
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  • 2020-11-5 11:48:58
 
或者我这个是两个类似对称的电路,会不会是另一侧对这个造成了影响呢?
1.png
nc965
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  • 2020-11-5 17:14:46
 
看看Vsd(与Vds相反)电压波形再议
使弓弦
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高级工程师
  • 2020-11-5 17:26:53
 
25楼黄色波形就是Vds呀,没理解您说的是啥意思,能再清楚些吗?
nc965
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  • 2020-11-5 17:41:12
 
意思是你那个电路S是热点,不能接地,包括不能接示波器的地(不能夹探头的夹子)。你只能夹D,勾S
使弓弦
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高级工程师
  • 2020-11-5 18:31:45
 
前辈,我按照您说的测了Vsd,地探头接d端,高压探头接s端,可是和Vds看起来就是反过来了,没啥不一样呀,图一二三是不接负载电阻,接100k和接10k的Vsd波形。另外,我D端也带电,不算热地吗?

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nc965
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  • 2020-11-5 20:35:38
 
满载看
使弓弦
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  • 2020-11-5 20:52:58
 
前辈您好,由于我逆变设计的有问题导致功率很小,接10k负载的情况下已经使得输出的高压电压下降,这算不算满载了呢?
您对波形随负载变化的现象有什么看法呢?求指教
nc965
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  • 2020-11-5 22:19:01
 
先弄明白啥叫满载,这比波形优先。意思是你自己在干什么想干什么都不知道,看任何波形都没有意义。
使弓弦
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LV6
高级工程师
  • 2020-11-6 09:28:50
 
前辈,这个我是想用来给人体皮肤用,因此负载是多少我也没法确定,我查到人体电阻还会随电压变化而变化,满载指额定负载的话,这我也不确定是多少,但是应该是负载电阻在千欧到兆欧数量级相当,不知您对这方面是否有了解呢?求指点。如果与千欧到兆欧数量级相当的话,那现在这个电路波形也就存在问题,用不上去
nc965
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  • 2020-11-6 09:31:29
 
涉及到人体,看你这个糊涂劲,建议放弃
使弓弦
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LV6
高级工程师
  • 2020-11-6 10:01:42
 
又不是直接上人体,做实验也是在动物皮肤上做,估计近几年也不会上人体,现在只是做一个以地为参考可调的正负输出脉冲电源,您对这个波形的问题有啥想法吗?求指教
nc965
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  • 2020-11-6 10:42:23
 
以地为参考可调的正负输出脉冲电源,多谐振荡器
使弓弦
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高级工程师
  • 2020-11-6 15:06:05
 
多谐振荡器用来输出方波,然后用这个方波来控制进行逆变和高压关断吗?可是现在用于控制的方波我用单片机能正常产生,主要是逆变和高压关断的问题呀
BingSun
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  • 2020-11-6 11:16:54
 
楼主现在是在实习还是以经参加工作了?
使弓弦
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高级工程师
  • 2020-11-6 15:01:12
 
都没呢,还在读书
BingSun
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LV10
总工程师
  • 2020-11-6 15:33:15
 
不错!不错!还没出道就这么有兴趣,非常难得。

实验的局限太大,比如你需要改个电阻或是改个电容看看效果,都是费时费力的,所以电路仿真是个非常高效的,选用器件,修改电路等,都非常方便。

所以建议你可以从仿真入手,有更高的效率。
使弓弦
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高级工程师
  • 2020-11-6 16:18:07
 
谢谢您,我这也是被赶鸭子上架,其实兴趣不大
使弓弦
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LV6
高级工程师
  • 2020-11-12 21:14:13
 
谢谢您的回复和指导,我用了IR2107做MOS驱动,但是要想成功自举,需要在S端和其参考地间加一个10K的电阻,构成充电回路,这样加10K电阻的话,当MOS管闭合时,10K电阻就成为了一个负载,我不想让10K的电阻成为负载,不知还有其他方式能使其自举成功吗?

1.png
使弓弦
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高级工程师
  • 2020-12-27 15:52:39
  • 倒数4
 
前辈可以帮忙看看这个吗?谢谢!

https://bbs.21dianyuan.com/thread-323823-1-1.html

使弓弦
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高级工程师
  • 2020-11-12 21:10:41
 
自己给自己做个总结,可能存在错误:
1.由于MOS驱动芯片的供电电压的地与S端相连,而S端与S端的参考地间通过一个大电阻相连,因而在MOS断开时,S端的电荷不能及时释放,但是该电荷的来源我不确定,不知是否为Coss的原因。
2.在DS间不加压时,能发现,S端与其参考地间可以测出电压波形,且随其间电阻变小和变小,10K的时候基本无波形,可以看作真正“连接”在了一起。
3.NMOS做高端开关时,要有一定的负载。
joezzhang
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  • 2020-11-16 22:55:39
 
一共三个东西:驱动电源,驱动输入,驱动输出

隔离供电没有问题,输出有问题,那就检查输入信号

浮地驱动需要用差分探头,如果没有,就用两个探头,一个勾G,一个勾S,夹子共地接系统地

测输入信号也是一样的,一个勾PWM_IN,一个勾驱动芯片的GND,夹子共地接系统地

猜测你的问题是输入信号的问题,如果输入的PWM是基于系统地,而驱动芯片和输出都是基于输出+端,那么输入电平是不对的
使弓弦
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高级工程师
  • 2020-11-16 23:27:24
 
由于PWM在单片机输出后还经过了一个可用于IIC通信隔离的隔离芯片,所以到达MOS驱动芯片的PWM的地也是基于输出+的,就是MOS的S端。之前是漏画了一个网络,修改后GS波形已经可以测到正常的矩形波,就是S端的电压下降还是有问题,目前猜测可能是S端对其地的电阻太大,断开后给MOS的Coss充电太慢,导致电压下降会有问题,可是不知道对不对
joezzhang
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副总工程师
  • 2020-11-18 23:54:31
 
不是Coss充电慢,是无负载的时候Coss和你探头的输入电容形成了分压电路

选Coss小一点的MOSFET,然后在探头上并一个10nF--100nF的电容,你就看得到干净的关断了

关键是你实际负载是什么情况?会不会有一定的容性负载或者是什么量级的阻性负载?用实际负载上去看看效果?


使弓弦
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高级工程师
  • 2020-11-19 08:29:36
  • 倒数10
 
实际负载应该也在10K欧左右,电容应该也有些,由于一些原因现在还没法用实际负载。大侠,我测量时用的探头电容为3000pF,MOS的Coss120pF左右,选用Coss小的MOS我能理解,可是给探头并联电容我还有点不理解,Coss与探头电容分压的话,电容分压与电容成反比,在探头处并联10nF-100nF的电容的话,增大了探头处的电容,理论上说断开时探头电容的分压的确会减小,可是在导通时电容上也会有一定电压,当MOS断开时这个电压所对应的电荷释放不会造成关断时间延长吗?等元件到了我改下试试,不过现在还是不理解并联电容。
joezzhang
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副总工程师
  • 2020-11-19 16:12:39
  • 倒数9
 
10k和10n时间常数为100us,改变Coss和探头的分压比之后,探头上的输入/并联电容从负载电阻放电,上升沿应该不会超过200us
使弓弦
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高级工程师
  • 2020-11-19 20:02:51
  • 倒数8
 
哦哦,我之后试试,可是不加10nF的电容的话会不会更快些?
使弓弦
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高级工程师
  • 2020-12-27 15:53:31
  • 倒数3
 
前辈可以帮忙看看这个吗?谢谢!

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