MOSFET

实现 MOSFET 模型

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库： Simscape / Electrical / Specialized Power Systems / Power Electronics

描述

金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）是一种可通过栅极信号（g > 0）控制的半导体器件。MOSFET 器件与一个内部二极管并联，当 MOSFET 器件反向偏置（Vds < 0）且未施加栅极信号（g=0）时，该二极管导通。该模型通过一个由逻辑信号（g > 0 或 g =0）控制的理想开关进行仿真，并有一个二极管与之并联。

当栅极输入施加正信号（g > 0）时，无论漏源电压是正还是负，MOSFET 器件都会导通。如果栅极输入未施加信号（g=0），则仅当电压超过其正向电压 Vf 时，内部二极管才会导通。

当有正电流或负电流流经器件时，如果栅极输入变为 0，则 MOSFET 关断。如果电流 I 为负且流经内部二极管（无栅极信号或 g = 0），则当电流 I 变为 0 时，开关关断。

导通状态电压 Vds 会变化：

• 当栅极输入施加正信号时，Vds = Ron*I。
• 当反并联二极管导通时（无栅极信号），Vds = Rd* I-Vf +Lon *dI/dt。

二极管电感 Lon 仅在连续模型中可用。对于大多数应用，连续和离散模型的 Lon 都应设置为零。

MOSFET 模块还包含一个串联的 Rs-Cs 缓冲电路，可以并联在 MOSFET 两端（节点 d 和 s 之间）。

假设和限制

MOSFET 模块实现了真实 MOSFET 器件的宏模型。它没有考虑器件的几何形状或复杂的物理过程 [1]。

根据电感 Lon 的值，MOSFET 被建模为电流源（Lon > 0）或可变拓扑电路（Lon = 0）。除非使用其缓冲电路，否则 MOSFET 模块不能与电感器、电流源或开路串联。

如果选择对电路进行离散化，则电感 Lon 会被强制设置为 0。

端口

输入

g — 控制信号 Simulink 信号

用于控制 MOSFET 开通和关断的 Simulink 信号。

输出

m — 测量向量 Simulink 信号

模块的 Simulink 输出是一个包含 2 个信号的向量。您可以使用 Simulink 库中提供的 Bus Selector 模块对这些信号进行解复用。

信号	定义	单位
1	MOSFET 电流	A
2	MOSFET 电压	V

守恒

D — 漏极 专用电气

与漏极关联的专用电气守恒端口。

S — 源极 专用电气

与源极关联的专用电气守恒端口。

参数

FET 电阻 Ron (Ohms) — 内阻 0.1 （默认值）

内阻 Ron，单位为欧姆 (Ω)。默认值为 0.1。当 电感 Lon 参数设置为 0 时，电阻 Ron 参数不能设置为 0。

内部二极管电感 Lon (H) — 内部电感 0 （默认值）

内部电感 Lon，单位为亨利 (H)。默认值为 0。电感 Lon 参数通常设置为 0，除非 电阻 Ron 参数设置为 0。

内部二极管电阻 Rd (Ohms) — 内部二极管的内阻 0.01 （默认值）

内部二极管的内阻，单位为欧姆 (Ω)。默认值为 0.01。

内部二极管正向电压 Vf (V) — 内部二极管的正向电压 0 （默认值）

内部二极管的正向电压，单位为伏特 (V)。默认值为 0。

初始电流 Ic (A) — MOSFET 初始电流 0 （默认值）

您可以指定流经 MOSFET 器件的初始电流。通常将其设置为 0，以便在器件关断状态下开始仿真。默认值为 0。

如果 初始电流 IC 参数设置为大于 0 的值，则稳态计算会将 MOSFET 的初始状态视为闭合。初始化电力电子变换器的所有状态是一项复杂的任务。因此，此选项仅对简单电路有用。

缓冲电阻 Rs (Ohms) — 缓冲电阻 1e5 （默认值）

缓冲电阻，单位为欧姆 (Ω)。默认值为 1e5。将 缓冲电阻 Rs 参数设置为 inf 可从模型中移除缓冲器。

缓冲电容 Cs (F) — 缓冲电容 inf （默认值）

缓冲电容，单位为法拉 (F)。默认值为 inf 。将 缓冲电容 Cs 参数设置为 0 可移除缓冲器，或设置为 inf 可获得电阻性缓冲器。

显示测量端口 — 测量端口可见性 on （默认） | off

如果选中，则为模块添加一个 Simulink 输出，返回 MOSFET 电流和电压。默认已选中。

参考文献

[1] Mohan, N., T.M. Undeland, and W.P. Robbins, Power Electronics: Converters, Applications, and Design, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1995.

扩展功能

C/C++ 代码生成 使用 Simulink® Coder™ 生成 C 和 C++ 代码。

版本历史记录

在 R2006a 之前推出

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