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【龙腾原创】MOS FET的桥拓扑中的另类开关损耗

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晶纲禅诗
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  • 2014-6-30 22:58:46
常见提到的开关损耗,相信大家已不太陌生.....这里要说的是另一中易被忽视的“MOS FET开关损耗”.....先上个题目,待空时再慢慢上图说明.....
收藏收藏7
YTDFWANGWEI
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  • 2014-7-1 12:09:19
 
与coss有关?
晶纲禅诗
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  • 2014-7-1 23:15:04
 
给王工说对一半了
YTDFWANGWEI
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  • 2014-7-2 08:58:57
 
先占好位置,等寿工作品
晶纲禅诗
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  • 2014-7-2 22:48:40
 
其实称不上作品,只是几年前在实验中看到的一种“现象”,今天重新拿出来与大家探讨。
silent1188
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  • 2014-7-1 12:13:49
 
佔位......
向东风
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  • 2014-7-1 14:01:53
 
听课
cmg
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听课
晶纲禅诗
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  • 2014-7-1 23:16:30
 
郭工多多指点才是!
cmg
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  • 2014-7-2 07:36:36
 
换了新工作了?在杭州市区吗?杭州经常去喔
晶纲禅诗
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  • 2014-7-2 22:51:42
 
是的,在做学徒工,从零开始学习。
下次有机会来杭州的话,一起干他几杯!
carriej
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助理工程师
  • 2014-7-1 16:54:26
 
现在正在设计一款电源,坐等楼主讲解
晶纲禅诗
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  • 2014-7-1 23:20:21
 
这几日在新公司忙得极少有空闲,待画完示意图,立即上传.....
cxm3141
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  • 2014-7-2 01:44:41
 
占位听课了,讲一下如何看资料测量工作波形
sabar00
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高级工程师
  • 2014-7-2 13:12:39
 
期待这个损耗是啥 占个座 理解功率MOSFET的开关损耗.pdf
晶纲禅诗
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  • 2014-7-2 22:51:58
 
晶纲禅诗
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  • 2014-7-2 23:32:46
 

晶纲禅诗
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  • 2014-7-2 23:40:46
 
如图,当Q1由导通转为截止,UO接近VE+,此后Q2导通.....在这种特定的状态下,如图1,Q1的G极开路,会发生什么情况? 如图2,Q1的G极、S极短路,又是什么情况?
向东风
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助理工程师
  • 2014-7-3 08:37:04
 
领导,没发现什么不一样啊,第一个图开路时候是Q1的交越损耗关断损耗?第二个图是G,S短路Q1不开通,难道是Cdg+Cds???不明白啊,楼下的兄弟继续啊。
晶纲禅诗
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  • 2014-7-7 22:53:01
 
难道是Cdg+Cds???.........我也是这样认为的。
greendot
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  • 2014-7-3 10:34:01
 
图1 的Q1有机会导通(误动)?晶老师指教。
晶纲禅诗
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  • 2014-7-3 23:20:14
 
指教可不敢当
我个人的看法是:要看MOS FET自身的性能与UO的电压高低及UO的下降速率了,Q1有开通的可能性。
一花一天堂
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  • 2014-7-3 23:38:24
 
总跟不上你的节奏,
powervfan
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  • 2014-9-3 09:29:00
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我也跟不上
晶纲禅诗
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  • 2014-7-3 23:21:08
 

晶纲禅诗
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  • 2014-7-3 23:24:48
 
图3是光隔离或浮栅驱动,图4、图5是变压器隔离驱动.....
hwang9
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  • 2014-7-10 11:13:26
 
禅师,这个正常的。
上下桥臂MOS开通的时候,那个阻尼震荡引发的DS两端电压电流跟着出现阻尼震荡,会串扰到另一个MOS的G极。为什么会这样我也不清楚,传送途径可以确定就是MOS本身。我看你画的图觉得你有短路MOS gs端测试干扰依然在。
这个阻尼震荡串扰会导致上下桥臂误动作而MOS直通,严重炸机。
解决方案也就那么几点
1.增加Rg电阻
2.mos g 环路需最小电感量,增强layout
3.负压关断MOS
4.可以尝试在MOS G上面加磁珠消耗阻尼效应,我用的比较少,这方法,是否有效自我评定。
晶纲禅诗
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  • 2014-7-10 21:56:10
 
增加Rg电阻....波形会好看些,但问题依然在。


负压关断MOS.....比较有效


以上是个人观点。
hwang9
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  • 2014-7-14 16:39:38
 
没拉负压,测量gs端串扰不超过4V,不然会有这问题。
晶纲禅诗
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  • 2014-7-7 22:56:48
 
令人不解的是16楼的图2,流过Q1的电流并不完全象是流过“电容” 的电流......
cdzx11
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  • 2014-9-2 23:33:31
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是不是因为Cds的非线性?
程英明
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  • 2014-7-7 23:20:39
 

YTDFWANGWEI
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  • 2014-7-8 08:16:10
 
公式很好,没错。
一花一天堂
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  • 2014-7-9 08:39:10
 
Eon ,Eoff 怎么计算?
YTDFWANGWEI
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  • 2014-7-9 08:41:14
 
我也不知道,
程英明
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  • 2014-7-9 12:52:45
 






cxm3141
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  • 2014-7-26 09:45:28
 
终于找到这个公式了,顶一下
hl674635689
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本网技师
  • 2014-7-28 22:41:42
 
学习了
晶纲禅诗
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  • 2014-7-8 21:57:01
 

晶纲禅诗
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  • 2014-7-8 22:05:26
 
真正发现问题是从实验28楼的电路开始的,在做单端正激使用时,Q1、Q4等效于一个二极管,
但与普通二极管相比,Q1、Q4不仅仅存在较大的等效分布电容大,而且还有可能会“瞬间微导通”。
向东风
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  • 2014-7-9 08:31:34
 
领导,感觉有点不通啊,因为Q1关断的时候,应该有段死区时间,Cgd应该一瞬间就充满电了,纵然有很大电流到G极,那减小GS极的电阻或者选择选择门槛电压较高的管子是不是可以避免掉这种状况的发生?
晶纲禅诗
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  • 2014-7-9 22:51:49
 
因为Q1关断的时候,应该有段死区时间,Cgd应该一瞬间就充满电了.....是在指谐振移相全桥,还是.....?
Cgd应该一瞬间就充满电了.....对此不是很理解,还望指教。
向东风
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助理工程师
  • 2014-7-10 23:17:57
 
指教不敢当了,怎敢在大师面前帮门弄斧.个人感觉就LLC来说在Q1的G极关断的时候Cgd通过驱动电阻放电,Cdg充电时,D极的电压一直是在一个非常高的电压,Cdg充电的时间应该是非常的短,而且此时根据电路的特性还有一段死区时间,Q1有可能导通吗?我是这么认为的,请大师多多指点了。
晶纲禅诗
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  • 2014-7-11 22:19:45
 
本帖探讨的是MOS管的“非正常开通”的情形。
YTDFWANGWEI
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  • 2014-7-9 08:42:44
 
做单端正激使用时候,驱动G是直接接地的吗?
晶纲禅诗
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  • 2014-7-9 23:00:51
 
驱动G是直接接地的吗........等效于接MOS管自己的S极啊! 这是AC380V/AC220V自动切换的特种电源电路。
YTDFWANGWEI
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  • 2014-7-10 10:15:13
 
那么,上管的驱动是通过什么驱动的,所谓的自动切换是如何切换的,也就是如果保证MOS管的G是通过驱动电阻连接到S的?
晶纲禅诗
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  • 2014-7-10 21:58:34
 
光耦、变压器隔离的都用过。
切换用220V/380V识别电路+防误动作+逻辑控制。
YTDFWANGWEI
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  • 2014-7-10 10:16:14
 
在你所说的瞬时微导通的过程中,MOS管的栅极是严格处于关闭状态?没有受干扰或感应产生短暂的高电平?
晶纲禅诗
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  • 2014-7-10 22:02:27
 
某些MOS器件,G、S短路也会因dV/dt而受干扰。
greendot
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  • 2014-7-10 11:42:07
 
怎么我觉得是双端正激呢,Q1,Q4微通,会不会是接近MOS的dV/dt 的极限了?
晶纲禅诗
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  • 2014-7-10 22:13:06
 
单管单端正激、双管单端正激,双管双端正激.....









晶纲禅诗
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  • 2014-7-10 22:18:45
 
每个人的习惯与理解有所不同。


我也觉得与MOS的dV/dt 的极限相关。 在做100KHz~200KHz的高频硬开关电源时,特别容易遇到这种情况。
greendot
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  • 2014-7-10 22:40:55
 
对,我只认为不是单管吧了。
YTDFWANGWEI
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  • 2014-7-14 16:54:21
 
只听过单管正激双管正激。。。。。
晶纲禅诗
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  • 2014-7-16 22:25:47
 
2009年,我实验过36KW的双管双端正激电路,就是用SG3525的A、B两个输出端,各推一个双管正激来实现的。
YTDFWANGWEI
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  • 2014-7-17 08:29:06
 
18KW,双管正激。。。。。。。
晶纲禅诗
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  • 2014-7-17 21:51:58
 
实际的多管并联的!
YTDFWANGWEI
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  • 2014-7-18 08:45:44
 
肯定要多管并联的,不过功率这么大,并联的管子肯定不少,布局也很难的。
晶纲禅诗
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  • 2014-7-22 22:24:16
 
开始对拓扑的实验是用ST的1500V MOS管,100KHz~130KHz,小功率的。最后变为产品时,实际用的是IGBT 40A/1200V 20KHz~25KHz,变化很大。
而本帖讨论的是MOS管在桥拓扑中的另类损耗,有点跑题了.....
HUZHIYUAN0
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高级工程师
  • 2014-7-17 22:11:41
 
实际是两个双管正激错相并联
向东风
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  • 2014-7-17 08:33:40
 
,效率能做到多少?
晶纲禅诗
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  • 2014-7-17 21:51:08
 
正式的产品的效率是很底的,36KW满载效率才86%~87%! 而不计成本的样机,36KW满载效率约92%~93%。大电流整流器件的性能还有待突破。
YTDFWANGWEI
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  • 2014-7-18 08:46:10
 
我擦,你更改什么?能提高5个点效率?那就是1.8KW的损耗啊?
向东风
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助理工程师
  • 2014-7-18 09:02:42
 
王工,看晶版说的最后的一句话,猜测应该是整流二级和续流二极管上面下的功夫。
YTDFWANGWEI
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  • 2014-7-18 09:59:32
 
理解是这样,能节省1.8KW的损耗?
晶纲禅诗
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  • 2014-7-20 00:37:05
 
改变变压器的铁心截面积、磁摆幅、开关频率、开关管的型号规格、输出整流管的参数型号与工作电流余量、输出电感的选材、铜线电流密度.......
YTDFWANGWEI
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  • 2014-7-15 10:40:20
 
这种拓扑,做单端正激使用时,如果将Q1\Q4换成二极管,损耗能降低多少W?
晶纲禅诗
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  • 2014-7-16 22:29:56
 
曾对比过空载时的静态功耗,详细数值记不得了,用15TB60(220V供电时),要比用MOS管要小不少。
hwang9
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高级工程师
  • 2014-7-17 10:36:52
 
36kw,220V供电,这电流。。。。。一个普通的电力变压器60kw
YTDFWANGWEI
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  • 2014-7-17 10:41:13
 
单相,36KW,确实用途很特殊,电焊机到这么大功率应该三相输入了吧?
晶纲禅诗
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  • 2014-7-17 21:43:30
 
是的,当时做的机器的体积很庞大。
晶纲禅诗
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  • 2014-7-17 21:41:50
 
53楼说的是单相8KW的电路,36KW说的是380V的的机器。
sunsigns
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本网技师
  • 2014-8-1 18:16:39
 


http://download.21dianyuan.com/attachments/jpg/2014/07/08/140482781653bbf8a86d5d8.jpg" onmouseover="img_onmouseoverfunc(this)" onload="thumbImg(this)" border="0" alt="" />


Q2刚开通瞬间,Q1的D、S间从0急变为Vin,使Cgs通过Cgd充电,
由此产生栅极/源极间ΔVgs=ΔVds(t)*Crss/(Ciss + Crss)的峰值电压,ΔVgs达到或大于Q1的Vth,会有“瞬间微导通”。

sunsigns
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本网技师
  • 2014-8-1 18:30:18
 
发生这样情况,Q1、Q2会有几十ns的同时导通
进而产生损耗,不知这是否就是楼主说的“另类开关损耗”?
晶纲禅诗
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  • 2014-8-5 23:04:26
 
是的!
YTDFWANGWEI
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  • 2014-8-2 08:21:57
 
反过来再看这个帖子,突然有些明白了,这应该就是许工说的MOS管的DS之间的DV/DT造成的弱直通现象,寿工有没有试过,将RG也短接后损耗的变化?
晶纲禅诗
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  • 2014-8-5 23:07:40
 
将RG也短接后损耗的变化?.........有时间的话,还想做很多实际的测试。 在正常的驱动电路里,Rg短路是会很容易出问题的。
YTDFWANGWEI
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  • 2014-8-6 13:29:25
 
我说的是q1、q4的驱动电阻,而不是正常工作的管子。我觉得你说的问题应该是许工帖子里提到的微直通现象。
晶纲禅诗
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  • 2014-8-7 23:23:16
 
哦,我听懂你的意思了,实验测波形时GS是直接短路的,而电路实际工作时,Rgs是存在的。


我看了许工的大作,收益菲浅!你没理解错! 的确是“微直通”的状况,某些状况下的损耗也很可观的。
YTDFWANGWEI
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  • 2014-8-8 08:18:56
 
许工的帖子,我的净下心来慢慢看,才能一点一点理解。
goupanda
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副总工程师
  • 2014-8-8 22:15:16
 
赞同,就是这个原因,但是不好通过datasheet里的crss、ciss来做评估,因为这种参数和实际应用差别很大,即使通过频率和VDS与寄生电容的那个图也解不出来,不知道有什么好方法
晶纲禅诗
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  • 2014-9-2 23:18:46
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有时用实验的办法去测试,会有更多的发现与收获!
zhangguosong4
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  • 2014-7-28 12:40:08
 
不错,学习了。。
晶纲禅诗
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  • 2014-7-30 21:17:58
 
曾经用实验方法测试过上臂MOS管G、S短路,下臂MOS管导通的“桥臂”电流波形,与MOS管导通电流对"纯粹的C"充电的电流波形不同,只是现在找不到波形图片了。
用回忆画个大致的波形,供有兴趣的兄弟们分析。

晶纲禅诗
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  • 2014-7-30 21:30:56
 
上图是对“纯粹的C”的充电电流波形,下图是对“G、S短路的MOS管”的充电电流波形
待有时间,重新实验各种MOS管的充电电流波形



YTDFWANGWEI
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  • 2014-7-31 11:29:57
 
有一段恒流区?GS短接,谁限制了电流?
晶纲禅诗
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  • 2014-8-5 23:09:57
 
还不清楚内在的道理。


估计换个品种的MOS,会是另一中波形.....
cdzx11
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总工程师
  • 2014-9-3 07:46:55
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不会是另一边晶体管进入恒流区了吧?
晶纲禅诗
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  • 2014-10-12 20:57:37
  • 倒数5
 
猜测应该不是“恒流”导致的.....不过产生这种现象的机理,我也不懂。
panshaosong
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  • 2014-7-30 22:15:21
 
听课。
XIAOTU80
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  • 2014-8-4 08:18:41
 
研究的挺详细的,抽空好好看看这种损耗
zhangguosong4
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  • 2014-8-4 12:54:26
 
不错,来学习了。。。
zhangguosong4
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  • 2014-8-11 08:27:58
 
不错,学习了。。。
surface
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高级工程师
  • 2014-9-4 10:54:45
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MOS FET开关损耗,到是很少听说,静待楼主的分享
小飞
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  • 2014-10-23 22:02:15
  • 倒数4
 
请教楼主,我做了一个推挽的开关电源,TL494驱动的,加了个图腾柱,出来的波形很好,但是就是接上mos后方波的下降很缓慢,怎么解释啊?
YTDFWANGWEI
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  • 2014-10-24 08:25:58
  • 倒数3
 
你至少的提供你的原理图及测试的波形图吧?
晶纲禅诗
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  • 2015-1-15 07:04:30
  • 倒数2
 
一般是图腾柱的输出上升速率不够或输出内阻偏大。
wey315
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  • 2021-8-27 10:07:14
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还是非常的棒
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