Идеальный N-channel MOSFET для переключения приложений
Simscape / Электрический / Semiconductors & Converters
MOSFET (Идеал, Переключаясь) блок моделирует идеальное поведение переключения полевого транзистора металлооксидного полупроводника (MOSFET) n-канала.
Переключающаяся характеристика n-канала, MOSFET таков, что, если напряжение источника логического элемента превышает заданное пороговое напряжение, MOSFET находится в на состоянии. В противном случае устройство находится в от состояния.
В на состоянии, путь источника дренажа ведет себя как линейный резистор с сопротивлением, Rds_on.
В от состояния, путь источника дренажа ведет себя как линейный резистор с низкой проводимостью несостояния, Goff.
Определение уравнения Simscape™ для блока:
if G > Vth v == i*Rds_on; else v == i/Goff; end
где:
G является напряжением источника логического элемента.
Vth является пороговым напряжением.
v является напряжением источника дренажа.
i является текущим источником дренажа.
Rds_on является сопротивлением на состоянии.
Goff является проводимостью несостояния.
Используя настройки Integral Diode, можно включать диод тела или интегральный защитный диод. Интегральный диод обеспечивает путь к проводимости для противоположного тока. Например, чтобы обеспечить путь для высокого скачка противоположного напряжения, который сгенерирован, когда полупроводниковое устройство внезапно выключает предоставление напряжения к индуктивной нагрузке.
Установите параметр Integral protection diode на основе своей цели.
Цель | Значение, чтобы выбрать | Блокируйте поведение |
---|---|---|
Приоритизируйте скорость симуляции. | Protection diode with no dynamics | Блок включает интегральную копию блока Diode. Чтобы параметризовать внутренний блок Diode, используйте параметры Protection. |
Точно задайте динамику заряда реверсного режима. | Protection diode with charge dynamics | Блок включает интегральную копию динамической модели блока Diode. Чтобы параметризовать внутренний блок Diode, используйте параметры Protection. |
Блок обеспечивает четыре варианта моделирования. Чтобы выбрать желаемый вариант, щелкните правой кнопкой по блоку по своей модели. Из контекстного меню выберите Simscape> Block choices, и затем один из этих вариантов:
PS Control Port — Содержит порт физического сигнала, который сопоставлен с выводом затвора. Этот вариант является значением по умолчанию.
Electrical Control Port — Содержит электрический порт сохранения, который сопоставлен с выводом затвора.
PS Control Port | Thermal Port — Содержит тепловой порт и порт физического сигнала, который сопоставлен с выводом затвора.
Electrical Control Port | Thermal Port — Содержит тепловой порт и электрический порт сохранения, который сопоставлен с выводом затвора.
Варианты этого блока без теплового порта не моделируют выделение тепла в устройстве.
Варианты с тепловым портом позволяют вам моделировать тепло, которое вырабатывают переключающиеся события и потери проводимости. Для числовой эффективности тепловое состояние не влияет на электрическое поведение блока. Тепловой порт скрыт по умолчанию. Чтобы включить тепловой порт, выберите тепловой вариант блока.
Данные показывают идеализированное представление выходного напряжения, Vout и текущего вывода, Iout, полупроводникового устройства. Показанный интервал включает целый n th переключающийся цикл, во время которого блок выключает и затем на.
Когда полупроводник включает во время n th переключающийся цикл, сумму тепловой энергии, что устройство рассеивает шаг дискретной суммой. Если вы выбираете Voltage, current, and temperature
для параметра Thermal loss dependent on, уравнение для инкрементного изменения
где:
Eon(n) является переключателем - на потере в n th переключатель - на событии.
Voff(n) является выходным напряжением несостояния, Vout, непосредственно перед тем, как устройство включает во время n th переключающийся цикл.
Voff_data является значением параметров Off-state voltage for losses data.
T является температурой устройства.
Ion(n-1) является текущий вывод на состоянии, Iout, непосредственно перед тем, как устройство выключает во время цикла, который предшествует энному циклу переключения.
Функциональный fcn является 2D интерполяционной таблицей с линейной интерполяцией и линейной экстраполяцией:
где:
Tj_data является значением параметров Temperature vector, Tj.
Iout_data является значением параметров Output current vector, Iout.
Eon_data является значением параметров Switch-on loss, Eon=fcn(Tj,Iout).
Если вы выбираете Voltage and current
для параметра Thermal loss dependent on, когда полупроводник включает во время n th переключающийся цикл, уравнение, которое использование блока, чтобы вычислить инкрементное изменение в дискретной сумме тепловой энергии, которую рассеивает устройство,
где:
Iout_scalar является значением параметров Output current, Iout.
Eon_scalar является значением параметров Switch-on loss.
Когда полупроводник выключает во время n th переключающийся цикл, сумму тепловой энергии, что устройство рассеивает шаг дискретной суммой. Если вы выбираете Voltage, current, and temperature
для параметра Thermal loss dependent on, уравнение для инкрементного изменения
где:
Eoff(n) является выключать потерей в n th, выключают событие.
Voff(n) является выходным напряжением несостояния, Vout, непосредственно перед тем, как устройство включает во время n th переключающийся цикл.
Voff_data является значением параметров Off-state voltage for losses data.
T является температурой устройства.
Ion(n) является текущий вывод на состоянии, Iout, непосредственно перед тем, как устройство выключает во время n th переключающийся цикл.
Функциональный fcn является 2D интерполяционной таблицей с линейной интерполяцией и линейной экстраполяцией:
где:
Tj_data является значением параметров Temperature vector, Tj.
Iout_data является значением параметров Output current vector, Iout.
Eoff_data является значением параметров Switch-off loss, Eoff=fcn(Tj,Iout).
Если вы выбираете Voltage and current
для параметра Thermal loss dependent on, когда полупроводник выключает во время n th переключающийся цикл, уравнение, которое использование блока, чтобы вычислить инкрементное изменение в дискретной сумме тепловой энергии, которую рассеивает устройство,
где:
Iout_scalar является значением параметров Output current, Iout.
Eoff_scalar является значением параметров Switch-off loss.
Если вы выбираете Voltage, current, and temperature
для параметра Thermal loss dependent on, то, и для на состоянии и для от состояния, потеря тепла из-за электропроводности
где:
Econduction является потерей тепла из-за электропроводности.
T является температурой устройства.
Iout является текущий вывод устройства.
Функциональный fcn является 2D интерполяционной таблицей:
где:
Tj_data является значением параметров Temperature vector, Tj.
Iout_data является значением параметров Output current vector, Iout.
Iout_data_repmat является матрицей, которая содержит длину, Tj_data, копии Iout_data.
Von_data является значением параметров On-state voltage, Von=fcn(Tj,Iout).
Если вы выбираете Voltage and current
для параметра Thermal loss dependent on, то, и для на состоянии и для от состояния, потеря тепла из-за электропроводности
где Von_scalar является значением параметров On-state voltage.
Блок использует параметр Energy dissipation time constant, чтобы отфильтровать поток количества тепла что блок выходные параметры. Фильтрация позволяет блок:
Избегайте дискретного шага для теплового потока вывод
Обработайте переменную частоту переключения
Отфильтрованный тепловой поток
где:
Q является тепловым потоком от компонента.
τ является значением параметров Energy dissipation time constant.
n является количеством переключающихся циклов.
Eon(i) является переключателем - на потере в i th переключатель - на событии.
Eoff(i) является выключать потерей в i th, выключают событие.
Econduction является потерей тепла из-за электропроводности.
∫Qdt является общим теплом, ранее рассеянным от компонента.
Данные показывают имена порта блока.
Порт сопоставлен с выводом затвора. Можно установить порт или на физический сигнал или на электрический порт.
Электрический порт сохранения сопоставлен с исходным терминалом.
Электрический порт сохранения сопоставлен с терминалом дренажа.
Тепловой порт сохранения. Тепловой порт является дополнительным и является скрытым по умолчанию. Чтобы включить этот порт, выберите вариант, который включает тепловой порт.
Сопротивление источника дренажа, когда устройство работает. Значением по умолчанию является 0.01
Ohm
.
Проводимость источника дренажа, когда устройство выключено. Значение должно быть меньше, чем 1/R, где R является значением On-state resistance. Значением по умолчанию является 1e-6
1/Ohm
.
Порог напряжения источника логического элемента. Устройство включает, когда напряжение источника логического элемента выше этого значения. Значением по умолчанию является 2
V
.
Блокируйте интегральный защитный диод. Значением по умолчанию является Protection diode with no dynamics
.
Диоды, которые можно выбрать:
Protection diode with no dynamics
Protection diode with charge dynamics
Когда вы выбираете Protection diode with no dynamics
, дополнительные параметры появляются.
Когда вы выбираете Protection diode with charge dynamics
, дополнительные параметры появляются.
Дополнительные Параметры для Защитного диода с динамикой заряда
Вкладка Thermal Model включена только, когда вы выбираете вариант блока, который включает тепловой порт.
Выберите метод параметризации. Опция, которую вы выбираете, определяет, который включены другие параметры. Опции:
Voltage and current
— скалярные значения Использования, чтобы задать текущий вывод, переключатель - на потере, выключают потерю и данные о напряжении на состоянии.
Voltage, current, and temperature
— векторы Использования, чтобы задать текущий вывод, переключатель - на потере, выключают потерю, напряжение на состоянии и температурные данные. Это - метод параметризации по умолчанию.
Выходное напряжение устройства во время от состояния. Это - запирающее напряжение, в котором переключатель - на потере и выключают данные потерь, заданы. Значением по умолчанию является 300
V
.
Временная константа раньше составляла в среднем переключатель - на потерях, выключала потери и потери проводимости. Это значение равно периоду минимальной частоты переключения. Значением по умолчанию является 1e-4
s
.
Дополнительные параметры для параметризации напряжением, текущим, и температура
Дополнительные параметры для параметризации напряжением и текущий
Диод | GTO | IGBT (идеал, переключаясь) | Идеальный полупроводниковый переключатель | N-канал MOSFET | P-канал MOSFET | Тиристор (кусочный линейный)