深入探讨功率MOSFET变化对电流和电压回路行为的影响

1.1 稳定回路比较:电压回路调节，电流回路限制。

本章讨论功率MOSFET变化对两个回路(电流和电压)行为的影响。由于MOSFET只影响功率单元，所以理论研究只适用于功率单元模型。

1.1.1 模块图

下面的框图表示电子调节回路的等效行为。

 

 

1.1.2 MOSFET参数对电压调节回路的影响

电压控制工作模式下的功率单元传递功能

从硬件文档(POWER MOSFETs用户指南)我们有以下模型:

 

 

“”线性鼓风机应用:

- 对于所选电压调节的非常小的带宽(大约100Hz)，极点的二阶项和零项都是可以忽略的。

- 因为g。Rsh < < 1,静态增益AVo≈gR。

- 所以传递功能看起来像一个非常简单的一阶滤波器:

备注:

完整的演示可在“电力mosfet用户指南”附录。

结论:

电压控制工作模式下的传递功能取决于跨导g、Cg、Ce电容器和负载。因此，必须评估新型MOSFET对电压回路的影响。

1.1.3 MOSFET参数对电流限制回路的影响

? 在电流控制工作模式下的动力单元传递功能

从硬件文档(POWER MOSFETs用户指南)我们有以下模型:

 

 

我们认为Cg+Ce和Gg*R*Cg相比太小了:

 

 

备注:

完整的演示可在“电力mosfet用户指南”附录。

? 结论

电压控制工作模式下的传递功能取决于跨导g、Cg、Ce电容器和负载。因此，必须评估新的MOSFET对电流循环的影响。

1.1.4 闭环稳定性分析

本研究的目的是用新的MOSFET (IRF3305和英飞凌IPP80N06S2-05)来演示两个回路(电机电压和电机电流)的稳定性。

原理:通过在稳定工作点周围施加一个小扰动，我们观察系统如何反应，注意每个扰动频率的增益和相位值。要探索的频率值一般在4 - 50S的范围内[10hz, 100Khz]。

通过在bode图中应用Nyquist标准，我们认为系统的稳定性保证了(包括模型上的不确定性)如果得到以下条件:

? Mφ> 45°典型(Mφ=相位迟滞注意到,增益等于0 db + 180°,与相位迟滞< 0)。

? Mg > 12 dB的典型(Mg =衰减注意到180°相位迟滞)。

框图概括了这一一般原则:

1.1.4.1 电机电压循环稳定

v 模拟方案

为了验证其稳定性，对VBAT ={3.5V, 13.5V和16V} 3个值进行了仿真。

v 仿真结果

IPP IRF3305 MOSFET在VBAT={6.5V, 13.5和16V}和DC请求= 5V的仿真结果:

v 结论:

我们观察到边缘阶段(阶段价值当增益= 1伏特分贝)高于45°的3场效电晶体在电压电源(13.5 v和3.5 v,16 v)和直流请求的值无关。因此，在3mosfet的作用下，电压调节回路是稳定的。

1.1.1.1 电流环稳定

v 模拟方案

v 仿真结果

IPP 80N06S2-05 MOSFET在VBAT = 13、5V和DC请求= 5V时的仿真结果:

v 结论:

我们观察到边缘阶段(阶段价值当增益= 1伏特分贝)高于45°的3场效电晶体在电压电源(13.5 v和3.5 v,16 v)和直流请求的值无关。因此，在3mosfet的作用下，电压调节回路是稳定的。