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Analysis of dv_dt Induced Spurious Turn-on of Mosfet

Analysis of dv_dt Induced Spurious Turn-on of Mosfet. Author: Yuming Bai,Deva Pattanayak,Alex Q. Huang. 胡庄主 2006_03_10 Delta SDC.

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Analysis of dv_dt Induced Spurious Turn-on of Mosfet

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Presentation Transcript

  1. Analysis of dv_dt Induced Spurious Turn-on of Mosfet Author: Yuming Bai,Deva Pattanayak,Alex Q. Huang 胡庄主2006_03_10 Delta SDC

  2. 对高频的DC-DC转换器,功率MOSFET是一个关键的器件.快速的开关可以降低开关LOSS, 但是在MOS漏级上dv/dt也变得越来越高.然而,高的dv/dt可能导致在没有正常的门极触发信号时MOS开通,这样会产生更多的功耗.最常见的可能是由于寄生电容和电感引起的.本文研究了寄生现象对MOS假开通的影响.

  3. 假触发(spurious-trigger)现象发生在当漏极电压快速上升时.这种情况下MOSFET的等效电路如图1示.由于通常的解法会导致四阶的差分方程,本文通过忽略相关不太重要的寄生参数的影响来简化问题.其影响后文再述.基于20V-30V 层次的MOS来考虑寄生参数. 此处,Lg>>Ls; Cgs>>Ggd, Cgs>>Cds. 由于从节点G到地的阻抗比从节点S到地的阻抗要大得多,图1可以简化成如图2的电路.此处MOS被移走,既然其在误触发之前仍旧处在关断状态. 假设施加到D极的电压线性上升: Vin=Kt.则S域整个电流可表示为: 则通过电容Cgd的电流以及在节点S上的电压为:

  4. 电流Igd和电压Vs均对门极电压Vgs有影响.首先计算电流Igd对Vgs产生的影响,如图3示.节点S直接连接到地,电压Vs的影响稍后再考虑.为简化计算,将电流Igd分成两部分:Igd=Icgd_dc+Icgd_ac;分别代表固定的直流电流和及交流电流.Igd_dc=K*Cgd/s; Igd_ac=-K*Cgd*s/(s2+w02);从G到地的阻抗为:

  5. 电流Igd和电压Vs均对门极电压Vgs有影响. 现在计算节点S电压Vs(式5所示,正弦电压)对Vgs上升产生的影响.从节点S到G,Cgs提供了一个最小阻抗的路径.因此,可使用简化的电路,如图4,来计算由Vs产生的Vgs,在S域计算:

  6. 结论:在等式21中,第一部分K*Cgd*Rgs是参考文献3所提供的.第二部分显示了其它参数的影响.电感Lgd,Ls,Lg以及电容Cds导致了更高的Vgs.然而,电容Cgs会导致Vgs变小.图6比较了Vmax值,在加和不加第二部分的情况下.由于Cgs的影响,两者差别并不大.为了简化电路,以上分析作了不少假设.准确的Vgs可以通过Pspice的仿真得出.从仿真结果看,分析差会比仿真值小10%左右.尽管Cgs会使假开通电压变小,但是对large area的MOS来说,更可能具有假开通,因为此时Cgd在Vmax中起主要的作用.

  7. END

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