MOSFETのスイッチング周波数はどのように算出するか

2020-11-25View Original

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MOSFETのオンとオフは、必ず瞬時に完了するわけではない。MOSFETの両端の電圧は低下し、流れる電流は上昇する。この間、MOSFETの損失は電圧と電流の積であり、スイッチング損失と呼ばれる。通常、スイッチング損失はオン時の損失よりもはるかに大きく、またスイッチング周波数が高いほど損失も大きくなる。 IRF840のパラメータで計算すると、ゲート電圧を10Vと仮定した場合、静電容量は63nC/10V=6.3nFとなる。10kΩの放電抵抗における時間定数は63usです。しかし、時間定数が経過したからといってMOSFETがオフになるわけではなく、ゲート電圧がVg(th)未満に下がったときにのみMOSFETはオフになります。この期間はMOSFETの型番や、ゲートが充電される電圧に関連しています（実際にはゲート容量は線形な容量ではありません）。正確な推定は難しいですが、ゲート容量の放電時間は63usの2倍、つまり0.12msと見積もることができます。MOSFETのゲート充電抵抗は小さく（最初の図では3キロオーム）、充電時間は0.06msと推定される。では、充電と放電の合計時間は0.18msです。この回路におけるこのMOSFETのスイッチング動作周波数は5.5kHzです。

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