Рассмотрены вопросы моделирования потерь в MOSFET-ключах из библиотеки программы Electronics Workbench (EWB) и оптимизации режима работы силового ключа. Использование программы схемотехнического моделирования EWB позволило получить ряд важных фактов, которые необходимо учитывать при проектировании устройств силовой электроники и, в частности, источников вторичного электропитания радиоэлектронных средств. Показано, что мощность статических потерь зависит от сопротивления канала открытого транзистора, тока через транзистор, коэффициента заполнения импульса и не зависит от тока затвора. В то же время мощность динамических потерь при включении транзистора зависит от тока затвора и при увеличении тока - снижается. При токе затвора (драйвера) более 0.6 А снижение потерь незначительно, и оптимально выбирать драйвер с выходными токами более 0.6 А, но это справедливо лишь для исследованного транзистора IRF1010N. В схемах построения MOSFET-ключей на других транзисторах оптимальный выходной ток драйвера может отличаться. Мощность динамических потерь при выключении транзистора не зависит от тока затвора, но это справедливо только в данной схеме, так как разряд емкости затвора происходит через резистор с фиксированным значением сопротивления ключа. Обычно в схеме управления выходной каскад выполняется по двухтактной схеме и имеет одинаковое выходное сопротивление для втекающего и вытекающего выходного тока драйвера, физические процессы включения и выключения практически идентичны, так что и количественные результаты должны быть близки. Моделирование MOSFET-ключа в программе EWB дает адекватные результаты определения параметров силовых транзисторов, которые согласуются с данными, приведенными в Datasheet, что позволяет моделировать потери ключа и минимизировать их при любой нагрузке.
Issues of modeling of losses in MOSFET keys from the Electronics Workbench (EWB) program library as well as optimization of the power key operation mode are considered. A number of important facts have been obtained by using the EWB program of circuit simulation, which should be taken into account when designing power electronics devices and secondary power sources for radioelectronic facilities, in particular. It is shown that the power of static losses depends on the resistance of the open transistor channel, the current flowing through the transistor, duty cycle, and it does not depend on the gate current. While the power of dynamic losses at the time of switching the transistor on depends on the gate current, it decreases with the increasing current. When a gate current (driver) is more than 0.6 A, the reduction of loss is insignificant, and it is best to choose a driver with output currents of more than 0.6 A. However, this is true only for the investigated IRF1010N transistor. In the schemes of building the MOSFET keys on other transistors, the best output current of the driver may differ. The power of dynamic losses when turning the transistor off does not depend on the gate current. However, this is true only for this scheme, because the discharge of the gate capacitance occurs through a resistor with a fixed value for the key resistance. Usually the output stage in the control circuit is executed in a push-pull circuit and has the same output resistance for the incoming and outgoing output current of the driver, the physical processes of switching on and switching off are practically identical, and so the quantitative results can be close. The simulation of the MOSFET key in the EWB program provides adequate results in determining the parameters of the power transistors, which are in agreement with the data given in the Datasheet. This allows simulating the key losses and minimizing them at any load.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.