MOSFET (Ideal, Switching)

Идеальный N-channel MOSFET для переключения приложений

  • Библиотека:
  • Simscape / Электрический / Semiconductors & Converters

Описание

Блок MOSFET (Ideal, Switching) 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.

ЦельЗначение, чтобы выбратьБлокируйте поведение
Приоритизируйте скорость симуляции.Protection diode with no dynamicsБлок включает интегральную копию блока Diode. Чтобы параметризовать внутренний блок Diode, используйте параметры Protection.
Точно задайте динамику заряда реверсного режима.Protection diode with charge dynamicsБлок включает интегральную копию динамической модели блока Diode. Чтобы параметризовать внутренний блок Diode, используйте параметры Protection.

Моделирование вариантов

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. Этим вариантом является значение 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 симулируют выделение тепла в устройстве.

Варианты с тепловым портом позволяют вам моделировать тепло, которое вырабатывают переключающиеся события и потери проводимости. Для вычислительной эффективности тепловое состояние не влияет на электрическое поведение блока. Тепловой порт скрыт по умолчанию. Чтобы включить тепловой порт, выберите тепловой вариант блока.

Тепловые уравнения потерь

Рисунок показывает идеализированное представление выходного напряжения, Vout и текущего выхода, Iout, полупроводникового устройства. Показанный интервал включает целый n th переключающийся цикл, во время которого блок выключает и затем на.

Потеря тепла из-за переключателя - на событии

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

Eon(n)=Voff(n)Voff_datafcn(T,Ion(n1)),

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 выход на состоянии, Iout, непосредственно перед тем, как устройство выключает во время цикла, который предшествует энному циклу переключения.

Функциональный fcn является двумерной интерполяционной таблицей с линейной интерполяцией и линейной экстраполяцией:

E=tablelookup(Tj_data,Iout_data,Eon_data,T,Ion(n1)),

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,

Eon(n)=(Voff(n)Voff_data)(Ion(n1)Iout_scalar)(Eon_scalar)

где:

  • Iout_scalar является значением параметров Output current, Iout.

  • Eon_scalar является значением параметров Switch-on loss.

Потеря тепла из-за выключать события

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

Eoff(n)=Voff(n)Voff_datafcn(T,Ion(n)),

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 выход на состоянии, Iout, непосредственно перед тем, как устройство выключает во время n th переключающийся цикл.

Функциональный fcn является двумерной интерполяционной таблицей с линейной интерполяцией и линейной экстраполяцией:

E=tablelookup(Tj_data,Iout_data,Eoff_data,T,Ion(n)),

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,

Eoff(n)=(Voff(n)Voff_data)(Ion(n1)Iout_scalar)(Eoff_scalar)

где:

  • Iout_scalar является значением параметров Output current, Iout.

  • Eoff_scalar является значением параметров Switch-off loss.

Потеря тепла из-за электропроводности

Если вы выбираете Voltage, current, and temperature для параметра Thermal loss dependent on, затем, и для на состоянии и для от состояния, потеря тепла из-за электропроводности

Econduction=fcn(T,Iout)dt,

где:

  • Econduction является потерей тепла из-за электропроводности.

  • T является температурой устройства.

  • Iout является текущий выход устройства.

Функциональный fcn является двумерной интерполяционной таблицей:

Qconduction=tablelookup(Tj_data,Iout_data,Iout_data_repmat.*Von_data,T,Iout),

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, затем, и для на состоянии и для от состояния, потеря тепла из-за электропроводности

Econduction=(Iout*Von_scalar)dt,

где Von_scalar является значением параметров On-state voltage.

Тепловой поток

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 выход

  • Обработайте переменную частоту переключения

Отфильтрованный тепловой поток

Q=1τ(i=1nEon(i)+i=1nEoff(i)+EconductionQdt),

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.

Порты

Рисунок показывает имена порта блока.

Сохранение

развернуть все

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.

Параметры

развернуть все

Основной

Сопротивление источника дренажа, когда устройство работает.

Проводимость источника дренажа, когда устройство выключено. Значение должно быть меньше 1/R, где R является значением On-state resistance.

Порог напряжения источника логического элемента. Устройство включает, когда напряжение источника логического элемента выше этого значения.

Интегральный диод

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

Минимальное напряжение требуется через + и - блокируйте порты для градиента диода характеристика I-V, чтобы быть 1/Ron, где Рон является значением On resistance.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда параметр Integral protection diode устанавливается на Protection diode with no dynamics или Protection diode with charge dynamics.

Скорость изменения напряжения по сравнению с током выше Forward voltage.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда параметр Integral protection diode устанавливается на Protection diode with no dynamics или Protection diode with charge dynamics.

Проводимость обратно-смещенного диода.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда параметр Integral protection diode устанавливается на Protection diode with no dynamics или Protection diode with charge dynamics.

Диодная емкость перехода.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда параметр Integral protection diode устанавливается на Protection diode with charge dynamics.

Пиковый противоположный ток измеряется внешней схемой тестирования. Это значение должно быть меньше нуля. Значением по умолчанию является -235 A.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда параметр Integral protection diode устанавливается на Protection diode with charge dynamics.

Начальная буква, вперед текущая при измерении пикового противоположного тока. Это значение должно быть больше нуля.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда параметр Integral protection diode устанавливается на Protection diode with charge dynamics.

Скорость изменения тока при измерении пикового противоположного тока. Это значение должно быть меньше нуля.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда параметр Integral protection diode устанавливается на Protection diode with charge dynamics.

Определяет, как вы задаете противоположное время восстановления в блоке. Значением по умолчанию является Specify reverse recovery time directly.

Если вы выбираете Specify stretch factor или Specify reverse recovery charge, вы задаете значение что использование блока, чтобы вывести противоположное время восстановления. Для получения дополнительной информации об этих опциях смотрите, Как Блок Вычисляет TM и Tau.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда параметр Integral protection diode устанавливается на Protection diode with charge dynamics.

Интервал между временем, когда ток первоначально переходит к нулю (когда диод выключает), и время, когда текущие падения меньше чем к 10% пикового противоположного тока. Значение параметра Reverse recovery time, trr должно быть больше значения параметра Peak reverse current, iRM, разделенного на значение параметра Rate of change of current when measuring iRM.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда параметр Integral protection diode устанавливается на Protection diode with charge dynamics и параметр Reverse recovery time parameterization устанавливается на Specify reverse recovery time directly.

Значение, что использование блока, чтобы вычислить Reverse recovery time, trr. Это значение должно быть больше 1. Определение фактора фрагмента является более легким способом параметризовать противоположное время восстановления, чем определение противоположного обратного заряда. Чем больше значение фактора фрагмента, тем дольше это берет для противоположного восстановления, текущего, чтобы рассеяться.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда параметр Integral protection diode устанавливается на Protection diode with charge dynamics и параметр Reverse recovery time parameterization устанавливается на Specify stretch factor.

Значение, что использование блока, чтобы вычислить Reverse recovery time, trr. Используйте этот параметр, если таблица данных для вашего диодного устройства задает значение для противоположного обратного заряда вместо значения в течение противоположного времени восстановления.

Противоположный обратный заряд является общим зарядом, который продолжает рассеиваться, когда диод выключает. Значение должно быть меньше i2RM2a,

где:

  • iRM является значением, заданным для Peak reverse current, iRM.

  • a является значением, заданным для Rate of change of current when measuring iRM.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда параметр Integral protection diode устанавливается на Protection diode with charge dynamics и параметр Reverse recovery time parameterization устанавливается на Specify reverse recovery charge.

Для получения дополнительной информации об этих параметрах смотрите Diode.

Тепловая модель

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 — Используйте скалярные значения, чтобы задать текущий выход, переключатель - на потере, выключить потерю и данные о напряжении на состоянии.

  • Voltage, current, and temperature — Используйте векторы, чтобы задать текущий выход, переключатель - на потере, выключить 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.

Постоянная времени раньше составляла в среднем переключатель - на потерях, выключала потери и потери проводимости. Это значение равно периоду минимальной частоты переключения.

Температурные значения, в который переключатель - на потере, выключите потерю, и напряжение на состоянии задано. Задайте этот параметр с помощью векторного количества.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда параметр Thermal loss dependent on устанавливается на Voltage, current, and temperature.

Выведите токи, для которых переключатель - на потере, потеря "выключает", и напряжение на состоянии заданы. Первый элемент должен быть нулем. Задайте этот параметр с помощью векторного количества.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда параметр Thermal loss dependent on устанавливается на Voltage, current, and temperature.

Энергия, рассеянная во время одного переключателя на событии. Этот параметр задан как функция температуры, и финал на состоянии вывел текущий. Задайте этот параметр с помощью векторного количества.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда параметр Thermal loss dependent on устанавливается на Voltage, current, and temperature.

Энергия, рассеянная во время сингла, выключает событие. Этот параметр задан как функция температуры, и финал на состоянии вывел текущий. Задайте этот параметр с помощью векторного количества.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда параметр Thermal loss dependent on устанавливается на Voltage, current, and temperature.

Падение напряжения через устройство, в то время как это находится в инициированном проводящем состоянии. Этот параметр задан как функция температуры, и финал на состоянии вывел текущий. Задайте этот параметр с помощью векторного количества.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда параметр Thermal loss dependent on устанавливается на Voltage, current, and temperature.

Выведите токи, для которых переключатель - на потере, выключают потерю, и напряжение на состоянии задано. Первый элемент должен быть нулем. Задайте этот параметр с помощью скаляра.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда параметр Thermal loss dependent on устанавливается на Voltage and current.

Энергия, рассеянная во время одного переключателя - на событии. Этот параметр задан как функция температуры, и финал на состоянии вывел текущий. Задайте этот параметр с помощью скаляра.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда параметр Thermal loss dependent on устанавливается на Voltage and current.

Энергия, рассеянная во время сингла, выключает событие. Этот параметр задан как функция температуры, и финал на состоянии вывел текущий. Задайте этот параметр с помощью скаляра.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда параметр Thermal loss dependent on устанавливается на Voltage and current.

Падение напряжения через блок, в то время как это находится в инициированном проводящем состоянии. Этот параметр задан как функция температуры, и финал на состоянии вывел текущий. Задайте этот параметр с помощью скаляра.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда параметр Thermal loss dependent on устанавливается на Voltage and current.

Примеры модели

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Введенный в R2013b

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте