MOSFET (Ideal, Switching)

Идеальный N-channel MOSFET для переключения приложений

  • Библиотека:
  • Simscape / Электрический / Semiconductors & Converters

  • MOSFET (Ideal, Switching) block

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. Этот рисунок показывает типичный i-v characteristic:

Чтобы задать характеристику I-V MOSFET, установите параметр On-state behaviour and switching losses на любой Specify constant values или Tabulate with temperature and current. Tabulate with temperature and current опция доступна, только если вы осушаете тепловой порт блока.

В на состоянии, путь источника дренажа ведет себя как линейный резистор с сопротивлением, Rds_on. Однако, если вы осушаете тепловой порт блока и параметрируете сведенные в таблицу данные использования устройства I-V, сведенное в таблицу сопротивление является функцией температуры и текущий.

В от состояния, путь источника дренажа ведет себя как линейный резистор с низкой проводимостью несостояния, Goff.

Уравнения Simscape™ определения 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 параметрировать 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 параметрировать 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. Тепловой порт скрыт по умолчанию. Чтобы включить тепловой порт, выберите тепловой вариант блока.

Тепловые потери

Рисунок показывает идеализированное представление выходного напряжения, Vout и текущего выхода, Iout, полупроводникового устройства. Показанный интервал включает целый nth переключение цикла, во время которого блок выключает и затем на.

Переключающиеся потери являются одним из основных источников тепловой потери в полупроводниках. Во время каждого релейного перехода переключения MOSFET parasitics хранит и затем рассеивает энергию.

Переключающиеся потери зависят от напряжения несостояния и тока на состоянии. Когда переключающееся устройство включено, потери мощности зависят от начального напряжения несостояния через устройство и финал, на состоянии текущий, если устройство находится полностью в на состоянии. Точно так же, когда переключающееся устройство выключено, потери мощности зависят от начальной буквы, на состоянии текущей через устройство и итоговое напряжение несостояния через устройство когда в полностью от состояния.

В этом блоке переключающиеся потери применяются путем усиления температуры перехода со значением, равным переключающейся потере, разделенной на общее количество тепла на перекрестке. Switch-on loss, Eon(Tj,Ids) и значения параметров Switch-on loss, Eoff(Tj,Ids) устанавливают размеры переключающихся потерь, и они или фиксируются или зависят от температуры перехода и текущего источника дренажа. В обоих случаях потери масштабируются напряжением несостояния до последнего поворота устройства - на событии.

Примечание

Как итоговый ток после того, как переключающееся событие не известно во время симуляции, блок записывает ток на состоянии в точке, что устройством управляют прочь. Точно так же блок записывает напряжение несостояния в точке, что на устройстве управляют. Поэтому simlog не сообщает о переключающихся потерях для тепловой сети до одного цикла переключения позже.

Для всех идеальных устройств переключения о переключающихся потерях сообщают в simlog как lastTurnOffLoss и lastTurnOnLoss и зарегистрированный как импульс с амплитудой равняются энергетической потере. Если вы используете скрипт, чтобы суммировать общие суммы убытков за заданный период симуляции, необходимо суммировать импульсные значения в каждом импульсе возрастающее ребро. В качестве альтернативы можно использовать ee_getPowerLossSummary и ee_getPowerLossTimeSeries функции, чтобы извлечь проводимость и переключающиеся потери от записанных данных.

Переменные

Настройки Variables позволяют вам задавать приоритет и начальные целевые значения для переменных в блоках перед симуляцией. Для получения дополнительной информации смотрите Приоритет Набора и Начальную Цель для Переменных в блоках.

Чтобы включить настройки Variables для этого блока, установите вариант на PS Control Port | Thermal Port или Electrical Control Port | Thermal Port.

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

Эта таблица показывает, как видимость параметров Main зависит от того, как вы конфигурируете параметры On-state behavior and switching losses и Block choice. Чтобы изучить, как считать эту таблицу, смотрите Зависимости от Параметра.

Основные зависимости от параметра

Параметры и опции
Блокируйте выбор
PS control port или Electrical control portPS control port | Thermal port или Electrical control port | Thermal port
Источник дренажа на сопротивлении, R_DS (на)Пороговое напряжение, Vth
Проводимость состояния OffПоведение на состоянии и переключающиеся потери
Specify constant valuesTabulate with temperature and current
Пороговое напряжение, VthИсточник дренажа на сопротивлении, R_DS (на)Напряжение на состоянии, Vds (Tj, Идентификаторы)
Проводимость состояния OffТемпературный вектор, Tj
Источник дренажа текущий вектор, Идентификаторы
Проводимость состояния Off

Выберите метод параметризации. Опция, которую вы выбираете, определяет, который включены другие параметры. Опции:

  • Specify constant values — Используйте скалярные значения, чтобы задать текущий выход, переключатель - на потере, и выключить данные потерь. Это - метод параметризации по умолчанию.

  • Tabulate with temperature and current — Используйте векторы, чтобы задать текущий выход, переключатель - на потере, выключить потерю и температурные данные.

Зависимости

См. таблицу Main Parameter Dependencies.

Сопротивление источника дренажа, когда устройство работает.

Зависимости

См. таблицу Main Parameter Dependencies.

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

Зависимости

См. таблицу Main Parameter Dependencies.

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

Зависимости

См. таблицу Main Parameter Dependencies.

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

Зависимости

См. таблицу Main Parameter Dependencies.

Температурные значения, в которых задано напряжение на состоянии. Задайте этот параметр с помощью векторного количества.

Зависимости

См. таблицу Main Parameter Dependencies.

Токи источника дренажа, для которых задано напряжение на состоянии. Первым элементом должен быть нуль. Задайте этот параметр с помощью векторного количества.

Зависимости

См. таблицу Main Parameter Dependencies.

Переключение потерь

Чтобы включить эту вкладку, щелкните правой кнопкой по блоку по своей модели, выберите Simscape> Block choices, и затем PS Control Port | Thermal Port или Electrical Control Port | Thermal Port

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

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите On-state behavior and switching losses на Specify constant values.

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

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите On-state behavior and switching losses на Specify constant values.

Выходное напряжение устройства во время от состояния. Это - запирающее напряжение, в котором переключатель - на потере и выключают данные потерь, заданы.

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

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите On-state behavior and switching losses на Specify constant values.

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

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите On-state behavior and switching losses на Tabulate with temperature and current.

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

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите On-state behavior and switching losses на Tabulate with temperature and current.

Заданы температурные значения, в которых переключатель - на потере и выключают потерю. Задайте этот параметр с помощью векторного количества.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите On-state behavior and switching losses на Tabulate with temperature and current.

Токи источника дренажа, для которых задан переключатель - на потере и выключать-потере. Первым элементом должен быть нуль. Задайте этот параметр с помощью векторного количества.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите On-state behavior and switching losses на Tabulate with temperature and current.

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

Выберите одну из этих диодных моделей:

  • Piecewise Linear — Используйте кусочную линейную модель для диода, как описано в Кусочном Линейном Диоде. Это - метод по умолчанию.

  • Tabulated I-V curve — Используйте сведенное в таблицу прямое смещение данные I-V плюс фиксированное обратное смещение от проводимости.

Зависимости

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

Свести ли в таблицу ток в зависимости от температуры и напряжения или напряжения в зависимости от температуры и текущий.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда тепловой порт осушен, и параметр Integral protection diode устанавливается на Protection diode with no dynamics или Protection diode with charge dynamics и Diode model установлен в Tabulated I-V curve.

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

Зависимости

Включить этот параметр:

  • Если тепловой порт скрыт, установите Integral protection diode на Protection diode with no dynamics или Protection diode with charge dynamics.

  • Если тепловой порт осушен, установите Integral protection diode на Protection diode with no dynamics или Protection diode with charge dynamics и Diode model к Piecewise linear.

Скорость изменения напряжения по сравнению с током выше Forward voltage.

Зависимости

Включить этот параметр:

  • Если тепловой порт скрыт, установите Integral protection diode на Protection diode with no dynamics или Protection diode with charge dynamics.

  • Если тепловой порт осушен, установите Integral protection diode на Protection diode with no dynamics или Protection diode with charge dynamics и Diode model к Piecewise linear.

Передайте токи. Этот параметр должен быть вектором по крайней мере из трех неотрицательных элементов.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, осушите тепловой порт и установите Diode model на Tabulated I-V curve и Table type к Table in If(Tj,Vf) form.

Вектор из температур перехода. Этот параметр должен быть вектором по крайней мере из двух элементов.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, осушите тепловой порт и установите Diode model на Tabulated I-V curve.

Вектор из прямых напряжений. Этот параметр должен быть вектором по крайней мере из трех неотрицательных значений.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, осушите тепловой порт и установите Diode model на Tabulated I-V curve и Table type к Table in If(Tj,Vf) form.

Передайте напряжения. Этот параметр должен быть вектором по крайней мере из трех неотрицательных элементов.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, осушите тепловой порт и установите Diode model на Tabulated I-V curve и Table type к Table in Vf(Tj,If) form.

Вектор из прямых токов. Этот параметр должен быть вектором по крайней мере из трех неотрицательных значений.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, осушите тепловой порт и установите Diode model на Tabulated I-V curve и Table type к Table in Vf(Tj,If) form.

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 параметрировать 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.

Напряжение между диодом в установившемся.

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 energy.

Общая непреднамеренная индуктивность в измерительной схеме. Блок использует это значение, чтобы вычислить Reverse recovery energy, Erec.

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 energy.

Общие потери переключения из-за диода инвертируют восстановление.

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 energy.

Для получения дополнительной информации об этих параметрах смотрите Diode.

Тепловой порт

Используйте тепловой порт, чтобы симулировать эффекты выработанного тепла и температуры устройства. Для получения дополнительной информации об использовании тепловых портов и на параметрах Thermal Port, смотрите Термальные эффекты Симуляции в Полупроводниках.

Примеры модели

Вопросы совместимости

развернуть все

Поведение изменяется в R2020b

Поведение изменяется в R2021a

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