Высокое значение dV/dt, включающее схему переключения BJT из-за емкости Миллера

Q1: Высокое значение dV/dt вызывает мгновенный ток, протекающий через Ccbo+Cleak. Это создает напряжение на R57 и включает Q2.

Где Iturnon = (Ccbo+Cleak).dV/dt

Q2: Да, предложенный дополнительный конденсатор действительно действует как делитель напряжения.

Он действует так же, как резистивный делитель, где результат равен R1/(R1+R2). Для емкостного делителя результат Zc1/(Zc1+Zc2)

Добавление конденсатора между VBAT и GND в некоторой степени подавит dV/dt напряжения питания, но зависит от сопротивления источника.

Уменьшение значения R57 также поможет, так как это уменьшит значение паразитного напряжения включения. Это может быть более простой ответ.

Q3: Да, это схема с общим эмиттером по указанной вами причине.

Вот примерная схема:

Предположим, что верхний МОП-транзистор выключен, нижний МОП-транзистор включен.

Драйвер выключает нижний МОП-транзистор, выводя 0 В на его затвор. Затем драйвер включает верхний MOSFET. Это создает высокое значение dv/dt, когда узел SW переключается с GND на +12 В.

Это подает ток в нижний затвор полевого транзистора через его крышку Cgd Miller.

Если нижний затвор полевого транзистора подключен к драйверу через слишком высокий резистор или длинную индуктивный провод, или его внутреннее сопротивление затвора слишком велико, или по какой-либо другой причине, из-за которой его затвор не удерживается достаточно прочно ниже порогового напряжения, его напряжение затвора возрастет, и он снова включится. В этот момент оба полевых транзистора включены и закорачивают питание, что является плохой идеей.

Вопрос 1: Как на это влияет высокое значение dV/dt? Означает ли это, что когда входное напряжение VBAT очень быстро переходит от 0 В к 12 В, транзистор включится?

Да, это также будет качать ток через крышку Миллера в базу.

Вопрос 2: Как добавление конденсатора между базой и эмиттером помогает уменьшить этот эффект?

Он создает короткое замыкание на ВЧ через переход BE, которое отклоняет ток, проходящий через крышку Миллера, и предотвращает его попадание в базу и включение транзистора.

Почему его нельзя добавить между VBAT и землей? Разве конденсатор, добавленный между VBAT и землей, не уменьшит dV/dt?

Да, колпачок между Vbat и GND уменьшит dv/dt. Но речь идет о случаях, когда вы не можете этого сделать, например, в приведенном выше драйвере MOSFET вы хотите быстро переключаться, чтобы минимизировать коммутационные потери, что означает высокое значение dv/dt в узле переключения. Если поставить там колпачок на землю, то он будет заряжаться и разряжаться при каждом цикле, а это означает потери.

Я просмотрел и обнаружил, что, подобно резисторному делителю напряжения, 2 последовательных конденсатора также действуют как конденсаторный делитель напряжения? Может кто-нибудь объяснить, как?

Два последовательных импеданса действуют как делитель, он работает одинаково независимо от импеданса.

Вопрос 3: Это схема с общим эмиттером, поскольку эмиттер является общим как для входа, так и для выхода?

Да, это обычный эмиттер.

Пример:

Я только что смоделировал нижний транзистор на приведенной выше схеме драйвера полевых транзисторов и вместо этого использовал биполярный транзистор, чтобы показать, что эффект не ограничивается полевыми транзисторами. V1 представляет собой прямоугольную волну с высоким значением dv/dt, которая моделирует переключение верхнего транзистора. Здесь сопротивление базы довольно низкое, поэтому на графике мы видим Ic и Ib транзистора, которые соответствуют току, протекающему через внутреннюю крышку Миллера Cbc, а затем на землю через R1 и переход BE. Даже если транзистор выключен и переход BE не работает как диод, он все равно имеет емкость. Я указал красными стрелками направление тока при повышении напряжения коллектора.

Эти токи базы и коллектора существуют даже при выключенном транзисторе, так как они проходят через внутреннюю емкость. График Vb показывает базовое напряжение, которое также резко возрастает из-за падения напряжения на резисторе R1.

Теперь увеличиваем R1 до 10к...

Внутри транзистора через конденсатор Cbc Миллера протекает тот же ток, что и раньше, но из-за гораздо более высокого значения R1 падение напряжения на R1 теперь достаточно велико, чтобы открыть транзистор. Таким образом, базовый ток фактически уменьшается по сравнению с предыдущим графиком, потому что базовый ток больше не протекает через вывод транзистора, помеченный как «база». Вместо этого он проходит через Cbc, а затем внутрь через переход, открывая транзистор. Таким образом, график I показывает значительный ток коллектора.

Теперь самое интересное:

Напряжение коллектора начинает расти в точке, обозначенной цифрой «1». В этот момент транзистор закрыт, и Vb возрастает, поскольку ток через Cbc заряжает емкость база-эмиттер, а также протекает через R1. В точке 2 Vbe достаточно, чтобы включить транзистор, таким образом, переход Vbe включается и принимает на себя большую часть тока Cbc. Таким образом, Vbe растет гораздо медленнее, чем логарифмическая характеристика VI диода.

Но самое интересное, что в точке 3, когда напряжение на коллекторе перестает расти и, таким образом, прекращается проталкивание тока через Cbc, транзистор не выключается сразу. Это связано с тем, что емкость база-эмиттер содержит заряд, который придется разряжать через переход BE и через R1. Вот почему выключение происходит довольно медленно.