Esta nota de aplicación sirve como guía de diseño para los MOSFET SupreMOS® de Fairchild. Se proporcionan sugerencias para ajustar la resistencia de la compuerta para obtener mejores resultados a través de los datos del gráfico de características de rendimiento deseadas. La atención se centra principalmente en la resistencia de la puerta, ya que es la mejor parte para ajustar para obtener una mejor salida.
prólogo
Esta nota de aplicación sirve como guía de diseño para los MOSFET SupreMOS® de Fairchild. Se proporcionan sugerencias para ajustar la resistencia de la compuerta para obtener mejores resultados a través de los datos del gráfico de características de rendimiento deseadas. La atención se centra principalmente en la resistencia de la puerta, ya que es la mejor parte para ajustar para obtener una mejor salida.
La conmutación rápida de los MOSFET de potencia mejora la eficiencia de conversión de potencia. Sin embargo, los parásitos de dispositivos y placas desempeñan un papel en las características de conmutación a medida que aumenta la velocidad de conmutación. Esto tiene efectos secundarios no deseados, como picos de voltaje y rendimiento EMI degradado. Los MOSFET de potencia son dispositivos controlados por puerta, por lo que la optimización del circuito de accionamiento de la puerta es importante para el equilibrio. Uno de los parámetros de control clave en el diseño del controlador de compuerta es la resistencia de compuerta en serie externa (Rg). Este memorándum muestra los valores mínimo y máximo de Rg para los MOSFET SupreMOS® en aplicaciones de conmutación dura. Si Rg es demasiado pequeño, el dv/dt de drenaje a fuente del MOSFET será demasiado grande durante el apagado, por lo que el límite inferior es el valor en el que el dv/dt de conmutación está dentro de las especificaciones de la hoja de datos. Los diodos de barrera Schottky de carburo de silicio (SiC), los rectificadores Deuxpeed® y los diodos STEALTHTM2 se utilizan como diodos de sujeción, ya que las características del diodo afectan a dv/dt. Si Rg es demasiado grande, se producirán pérdidas y disminuirá la eficiencia. Por lo tanto, el límite superior se elige para tener las mismas pérdidas de conmutación que el MOSFET SuperFET® o la competencia.
Valor mínimo por dv/dt
La Tabla 1 muestra el límite inferior de Rg. La unidad de Rg en la Tabla 1 es ohmios (Ω). Dado que dv/dt varía con el nivel de corriente de drenaje, se prueba bajo dos condiciones. Por ejemplo, si el FCP76N60N se utiliza con un diodo SiC con menos de la mitad de la corriente nominal, se requiere un Rg de al menos 13 Ω para mantener la conmutación dv/dt por debajo de 50 V/ns durante el transitorio de apagado.
Los diodos de SiC tienen un dv/dt más bajo que otros diodos debido a la gran capacitancia de unión de los SBD de SiC. La brecha en los valores dv/dt aumenta con niveles de corriente de drenaje más bajos y Rg más pequeños. Esto se debe a que dv/dt es relativamente bajo con corrientes bajas y la capacitancia de salida del MOSFET y la capacitancia de unión de diodos tienen un mayor impacto en dv/dt.
Límite superior teniendo en cuenta la pérdida de conmutación
Reemplazar los MOSFET SuperFET® u otros MOSFET de potencia de generaciones anteriores directamente con MOSFET SupreMOS reduce las pérdidas de conmutación pero puede resultar en un dv/dt más alto. Para controlar el dv/dt de SupreMOS MOSFET, se debe aumentar Rg. En este caso, debe haber una línea límite para aumentar Rg. Alternativamente, las pérdidas de conmutación en el MOSFET SupreMOS pueden aumentar. De la Figura 19 a la Figura 54 se muestran las pérdidas de conmutación en función de Rg para cada dispositivo. Puede aumentar Rg para pérdidas de conmutación iguales o menores. Por ejemplo, si usa 10 Ω para el MOSFET SuperFET FCA35N60, 33 Ω proporciona EON y EOFF similares por debajo de la mitad de la corriente de drenaje nominal y el diodo STEALTHTM2.