Betrieb von Trench-Power-MOSFETs im Linearbereich
Transistor am Limit
Fortsetzung des Artikels von Teil 3
Active-Clamp-Betrieb
Beim Schalten von induktiven Lasten, z.B. Spulen oder Magnetventilen, treten während des Ausschaltvorgangs des Leistungs-MOSFETs hohe Spannungsspitzen auf, da die Induktivität den Stromfluss aufrechterhalten will. Wenn ein Avalanche-Betrieb des Leistungs-MOSFETs vermieden werden soll, so bietet sich eine Active-Clamp-Beschaltung an (Bild 4a).
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Dabei werden eine Zener-Diode und eine Diode zwischen Drain- und Gate-Anschluss geschaltet; die Zener-Spannung ist kleiner als die Durchbruchspannung des Leistungs-MOSFETs. Im Falle einer Spannungsspitze am Drain (Bild 4b) wird die Zener-Diode oberhalb der Zener-Spannung leitend und das Gate-Potential wird angehoben, wodurch der MOSFET in den Linearbetrieb gelangt. So kann die in der Induktivität gespeicherte Energie sicher abgebaut werden. Im dargestellten Beispiel wird ein Drain-Strom von 5 A abgeschaltet.
Durch die Zener-Diode wird die Drain-Spannung auf etwa 30 V begrenzt und der Transistor gelangt in den Linearmodus (UGS ≈ 4 V). Die Dauer des Linearbetriebs beträgt etwa 0,4 ms und die Strom-Spannungs-Charakteristik liegt noch unterhalb der 1‑ms-Kurve (Bild 4c)
- Transistor am Limit
- SOA-Diagramme legen die Grenzen fest
- Schaltanwendung
- Active-Clamp-Betrieb
- Linearer Spannungsregler
- SOA verringert sich zunehmend
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