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. 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.

Цель	Значение, чтобы выбрать	Блокируйте поведение
Приоритизируйте скорость симуляции.	`Protection diode with no dynamics`	Блок включает интегральную копию блока Diode. Чтобы параметрировать 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 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 n^th 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

`G` — Вывод затвора
электрический

Порт сопоставлен с выводом затвора. Можно установить порт или на физический сигнал или на электрический порт.

`S` — Исходный терминал
электрический

Электрический порт сохранения сопоставлен с исходным терминалом.

`D` — Истощите терминал
электрический

Электрический порт сохранения сопоставлен с терминалом дренажа.

`H` — Тепловой порт
тепловой

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 port`	`PS control port \| Thermal port` или `Electrical control port \| Thermal port`
Источник дренажа на сопротивлении, R_DS (на)	Пороговое напряжение, Vth
Проводимость состояния Off	Поведение на состоянии и переключающиеся потери
Проводимость состояния Off	`Specify constant values`	`Tabulate with temperature and current`
Пороговое напряжение, Vth	Источник дренажа на сопротивлении, R_DS (на)	Напряжение на состоянии, Vds (Tj, Идентификаторы)
	Проводимость состояния Off	Температурный вектор, Tj
		Источник дренажа текущий вектор, Идентификаторы
		Проводимость состояния Off

`On-state behaviour and switching losses` — На состоянии текущий для переключения данных потерь
`Specify constant values` (значение по умолчанию) | `Tabulate with temperature and current`

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.

`Drain-source on resistance, R_DS(on)` — Источник дренажа на сопротивлении
0.01 `Ohm` (значение по умолчанию)

Сопротивление источника дренажа, когда устройство работает.

Зависимости

См. таблицу Main Parameter Dependencies.

`Off-state conductance` — Проводимость состояния Off
`1e-6` `1/Ohm` (значение по умолчанию)

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.

`Threshold voltage, Vth` — Пороговое напряжение
2 `V` (значение по умолчанию)

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

Зависимости

См. таблицу Main Parameter Dependencies.

`On-state voltage, Vds(Tj,Ids)` — Напряжение на состоянии
[0, 1.1, 1.3, 1.45, 1.75, 2.25, 2.7; 0, 1, 1.15, 1.35, 1.7, 2.35, 3] `V` (значение по умолчанию)

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.

`Temperature vector, Tj` — Температурный вектор
[298.15, 398.15] `K` (значение по умолчанию)

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

Зависимости

См. таблицу Main Parameter Dependencies.

`Drain-source current vector, Ids` — Источник дренажа текущий вектор
[ 0 10 50 100 200 400 600 ] `A` (значение по умолчанию)

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

`Switch-on loss` — Переключатель - на потере
0.02286 `J` (значение по умолчанию)

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.

`Switch-off loss` — Выключите потерю
0.01714 `J` (значение по умолчанию)

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.

`Off-state voltage for switching loss data` — Напряжение состояния Off для данных потерь
300 `V` (значение по умолчанию)

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

`On-state current for switching loss data` — Выведите текущий
600 `A` (значение по умолчанию)

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.

`Switch-on loss, Eon(Tj,Ids)` — Переключатель - на потере
`[ 0 2.9e-4 0.00143 0.00286 0.00571 0.01314 0.02286; 0 5.7e-4 0.00263 0.00514 0.01029 0.02057 0.03029 ]` `J` (значение по умолчанию)

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.

`Switch-off loss, Eoff(Tj,Ids)` — Выключите потерю
`[0, .21, 1.07, 2.14, 4.29, 9.86, 17.14; 0, .43, 1.97, 3.86, 7.71, 15.43, 22.71] * 1e-3` `J` (значение по умолчанию)

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.

`Temperature vector for switching losses, Tj` — Температурный вектор для переключения потерь
[298.15, 398.15] `K` (значение по умолчанию)

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.

`Drain-source current vector for switching losses, Ids` — Источник дренажа текущий вектор для переключения потерь
[ 0 10 50 100 200 400 600 ] `A` (значение по умолчанию)

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

`Integral protection diode` — Защитный диод
`Protection diode with no dynamics` (значение по умолчанию) | `None` | `Protection diode with charge dynamics`

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

`Diode model` — Модель Diode
`Piecewise Linear` (значение по умолчанию) | `Tabulated I-V curve`

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.

`Table type` — Сведенная в таблицу функция
`Table in If(Tj,Vf) form` (значение по умолчанию) | `Table in Vf(Tj,If) form`

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

Зависимости

`Forward voltage` — Передайте напряжение
0.8 `V` (значение по умолчанию)

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.

`On resistance` — На сопротивлении
0.001 `Ohm` (значение по умолчанию)

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.

`Forward currents, If(Tj,Vf)` — Вектор из прямых токов
[.07, .12, .19, 1.75, 4.24, 7.32, 11.2; .16, .3, .72, 2.14, 4.02, 6.35, 9.12] `A` (значение по умолчанию) | неотрицательный вектор

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.

`Junction temperatures, Tj` — Вектор из температур перехода
[25, 125] `degC` (значение по умолчанию)

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.

`Forward voltages, Vf` — Вектор из прямых напряжений
[.5, .7, .9, 1.3, 1.7, 2.1, 2.5] `V` (значение по умолчанию)

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

Зависимости

`Forward voltages, Vf(Tj,If)` — Вектор из прямых напряжений
[.9, 1.15, 1.25, 1.5, 1.75, 2.17, 2.6, 2.85; .58, .68, .75, 1.1, 1.38, 1.77, 2.27, 2.7] `V` (значение по умолчанию) | неотрицательный вектор

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.

`Forward currents, If` — Вектор из прямых токов
[.1, .2, .5, 1, 2, 4, 7, 10] `A` (значение по умолчанию)

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

Зависимости

`Off conductance` — От проводимости
`1e-5` `1/Ohm` (значение по умолчанию)

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.