[Teoria] Mostek H na tranzystorach mosfet

[brodzikair]

Witam

Właśnie postanowiłem się troszkę pobawić w symulację układów w środowisku Orcad. Jest to praktycznie moje pierwsza styczność z tym programem, więc proszę o wyrozumiałość.

Na start wziąłem pod lupę mostek H zbudowany na tranzystorach mosfet.

1. Sterowanie bezpośrednie sygnałem 5V

Przebieg sygnału sterującego:

Przebieg sygnału UGS tranzystora górnego:

Przebieg sygnału UGS tranzystora dolnego jest taki sam jak przebieg sygnału sterującego.

Przebieg prądu w rezystorze:

Przebieg napięcia na górnym tranzystorze(UDS):

Przebieg napięcia na dolnym tranzystorze(UDS):

Moc strat wydzielana na tranzystorze górnym(czerwony kolor-moc chwilowa, zielony-moc średnia):

Moc strat wydzielana na tranzystorze dolnym(czerwony kolor-moc chwilowa, zielony-moc średnia):

Moc strat wydzielana w rezystorze(czerwony kolor-moc chwilowa, zielony-moc średnia):

Jak widać z przebiegów sterowanie górnym za pomocą przebiegu o amplitudzie 5V względem masy układu jest bardzo nie ekonomiczne i powoduje znaczne straty, które się wydzielają właśnie w tym tranzystorze.

1. Sterowanie sygnałem o amplitudzie równej napięciu zasilania(20V):

Przebieg sygnału sterującego(kolor zielony-sygnał na bazie wtórnika, kolor czerwony - sygnał na kolektorze wtórnika):

Przebieg sygnału UGS tranzystora górnego:

Przebieg sygnału UGS tranzystora dolnego jest taki sam jak przebieg sygnału sterującego.

Przebieg prądu w rezystorze:

Przebieg napięcia na górnym tranzystorze(UDS):

Przebieg napięcia na dolnym tranzystorze(UDS):

Moc strat wydzielana na tranzystorze górnym(czerwony kolor-moc chwilowa, zielony-moc średnia):

Moc strat wydzielana na tranzystorze dolnym(czerwony kolor-moc chwilowa, zielony-moc średnia):

Moc strat wydzielana w rezystorze(czerwony kolor-moc chwilowa, zielony-moc średnia):

Wykresy pokazują, że nawet zwiększenie napięcia podawanego na bramkę, do wartości napięcia zasilania, powoduje znaczne straty na górnym tranzystorze. Związane jest to z tym, że podawane napięcie o wartości 20V jest mierzone względem masy, natomiast do sterowania tranzystorem mosfet bierzemy napięcie UGS

1. Sterowanie sygnałem o amplitudzie większej od napięcia zasilania(25V):

Przebieg sygnału sterującego(kolor zielony-sygnał na bazie wtórnika, kolor czerwony - sygnał na kolektorze wtórnika):

Przebieg sygnału UGS tranzystora górnego:

Przebieg sygnału UGS tranzystora dolnego jest taki sam jak przebieg sygnału sterującego.

Przebieg prądu w rezystorze:

Przebieg napięcia na górnym tranzystorze(UDS):

Przebieg napięcia na dolnym tranzystorze(UDS):

Moc strat wydzielana na tranzystorze górnym(czerwony kolor-moc chwilowa, zielony-moc średnia):

Moc strat wydzielana na tranzystorze dolnym(czerwony kolor-moc chwilowa, zielony-moc średnia):

Moc strat wydzielana w rezystorze(czerwony kolor-moc chwilowa, zielony-moc średnia):

Symulacja pokazała jak ważny jest sygnał sterujący w mostku typu H. Tylko układy z podwyższonym napięciem sterującym górne tranzystory w pełni wykorzystują zalety tranzystorów mosfet.

W symulacji nie uwzględniono kilku istotnych kwestii, m.in. ograniczenia napięcia bramkowego, układu rozładowującego pojemność bramki, indukcyjnego charakteru obciążenia.

Uwagi krytyczne zawsze mile widziane 🙂

[Xweldog]

Witam

Przedstawiłeś analizę jednej przekątnej mostka ale na MOS-ach o tych samych kanałach. Na pewno przydatna niektórym by uzmysłowić wady ale przydała by się taka sama analiza z dolnym MOS-em N a górnym P.