Calcul du stress de commutation dans les mousses de puissance: considérations de conception et meilleures pratiques

Le changement de contrainte dans la puissance MOSFETs est un facteur critique dans la conception de systèmes électroniques de puissance fiable. Le calcul approprié assure le fonctionnement de l'appareil dans des limites sûres, la prévention des défaillances et l'allongement de la durée de vie.

Comprendre le stress changeant

La contrainte de commutation désigne les contraintes électriques et thermiques subies par un MOSFET lors des transitions d'allumage et de déclenchement, qui sont principalement causées par l'énergie dissipée lors des événements de commutation et par les niveaux de tension et de courant en cause.

Paramètres clés dans le calcul

Le calcul précis implique plusieurs paramètres:

• Tension de source de fuite (V_DS: Tension maximale que le dispositif supporte.
• Courant de fuite (I_D)[: Courant passant par le MOSFET pendant le changement.
• Fréquence de commutation (f_sw): La fréquence de commutation se produit par seconde.
• Temps d'arrêt et de mise en marche (t[ _sur, t[_off)[: Durée des transitions de commutation.
• Charge de la chambre (Q_g)[: La charge nécessaire pour changer l'appareil.

Calcul des pertes de commutation

Les pertes de commutation sont calculées en considérant l'énergie dissipée pendant chaque transition. L'énergie par changement de direction peut être approximative comme suit:

E_switch[ = 0,5 × V[_DS[ × I_D × (t_sur + t_off)

La perte totale de puissance de commutation est alors:

P_switch[ = E_switch × f_sw

Considérations de conception et pratiques exemplaires

Pour réduire au minimum le stress de commutation, il faut tenir compte des pratiques suivantes :

• Optimisez les circuits de transmission de porte pour un changement plus rapide.
• Utilisez des snobs ou des réseaux d'amortissement pour réduire les pics de tension.
• Fonctionnement du MOSFET dans les limites de la tension et des cotes de courant recommandées.
• Mettre en place une gestion thermique appropriée pour gérer la dissipation de chaleur.
• Choisissez des appareils avec des caractéristiques de commutation appropriées pour l'application.