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Mosfet

MOSFET 모델 구현

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

설명

MOSFET(금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터)는 게이트 신호(g > 0)로 제어할 수 있는 반도체 소자입니다. MOSFET 소자는 내부 다이오드와 병렬로 연결되는데, 이 다이오드는 MOSFET 소자가 역방향 바이어스 상태이고(Vds < 0) 적용된 게이트 신호가 없을 때(g = 0) 켜집니다. 모델은 다이오드가 병렬로 연결된 상태에서 논리 신호(g > 0 또는 g = 0)에 의해 제어되는 이상적인 스위치로 시뮬레이션됩니다.

MOSFET 소자는 드레인-소스 전압이 양이든 음이든 상관없이 게이트 입력에 양의 신호가 적용될 때(g > 0) 켜집니다. 게이트 입력에 적용된 신호가 없을 경우(g = 0) 전압이 순방향 전압 Vf를 초과할 때 내부 다이오드만 전도됩니다.

소자에 양의 전류나 음의 전류가 흐르는 경우 게이트 입력이 0이 되면 MOSFET이 꺼집니다. 전류 I가 음이고 내부 다이오드에 흐르는 경우(게이트 신호가 없거나 g = 0) 전류 I가 0이 되면 스위치가 꺼집니다.

On 상태 전압 Vds는 다음에 따라 다릅니다.

  • Vds = Ron*I, 게이트 입력에 양의 신호가 적용될 때

  • Vds = Rd*I-Vf +Lon*dI/dt, 역병렬 다이오드가 전도 중일 때(게이트 신호 없음)

Lon 다이오드 인덕턴스는 연속 모델에서만 사용할 수 있습니다. 대부분의 응용 사례에서는 연속 모델과 이산 모델 모두에 대해 Lon을 0으로 설정해야 합니다.

또한 MOSFET 블록에는 MOSFET와 병렬로 연결(노드 d와 s 사이)할 수 있는 직렬 Rs-Cs 스너버 회로가 포함되어 있습니다.

가정 및 제한 사항

MOSFET 블록은 실제 MOSFET 소자의 매크로 모델을 구현합니다. 이 블록에서는 소자의 기하학적 구조나 복잡한 물리적 과정을 고려하지 않습니다[1].

MOSFET는 인덕턴스 Lon의 값에 따라 전류원(Lon > 0) 또는 가변 토폴로지 회로(Lon = 0)로 모델링됩니다. 스너버 회로를 사용하지 않는 이상 MOSFET 블록을 인덕터, 전류원 또는 개방 회로와 직렬로 연결할 수 없습니다.

회로를 이산화하는 경우에는 인덕턴스 Lon이 0으로 강제 설정됩니다.

포트

입력

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MOSFET의 열고 닫기를 제어하는 Simulink 신호입니다.

출력

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블록의 Simulink 출력은 2개의 신호를 포함하는 벡터입니다. Simulink 라이브러리에서 제공하는 Bus Selector 블록을 사용하여 이러한 신호를 역다중화할 수 있습니다.

신호

정의

단위

1

MOSFET 전류

A

2

MOSFET 전압

V

보존

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드레인과 연결되는 특화된 전기 에너지 보존 포트입니다.

소스와 연결되는 특화된 전기 에너지 보존 포트입니다.

파라미터

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내부 저항 Ron(단위: 옴(Ω))입니다. 디폴트 값은 0.1입니다. Inductance Lon 파라미터가 0으로 설정되어 있으면 Resistance Ron 파라미터를 0으로 설정할 수 없습니다.

내부 인덕턴스 Lon(단위: 헨리(H))입니다. 디폴트 값은 0입니다. Resistance Ron 파라미터가 0으로 설정된 경우를 제외하고 Inductance Lon 파라미터는 일반적으로 0으로 설정됩니다.

내부 다이오드의 내부 저항(단위: 옴(Ω))입니다. 디폴트 값은 0.01입니다.

내부 다이오드의 순방향 전압(단위: 볼트(V))입니다. 디폴트 값은 0입니다.

MOSFET 소자에 흐르는 초기 전류를 지정할 수 있습니다. 일반적으로 소자를 차단한 상태에서 시뮬레이션을 시작하기 위해 0으로 설정합니다. 디폴트 값은 0입니다.

Initial current IC 파라미터를 0보다 큰 값으로 설정한 경우 정상 상태 계산에서는 MOSFET의 초기 상태를 닫힌 것으로 간주합니다. 전력 전자 컨버터의 모든 상태를 초기화하는 작업은 복잡합니다. 따라서 이 옵션은 간단한 회로에서만 유용합니다.

스너버 저항(단위: 옴(Ω))입니다. 디폴트 값은 1e5입니다. 모델에서 스너버를 제거하려면 Snubber resistance Rs 파라미터를 inf로 설정합니다.

스너버 커패시턴스(단위: 패럿(F))입니다. 디폴트 값은 inf 입니다. 스너버를 제거하려면 Snubber capacitance Cs 파라미터를 0으로 설정하고, 저항 스너버를 사용하려면 inf로 설정합니다.

이 파라미터를 선택한 경우 MOSFET 전류와 전압을 반환하는 Simulink 출력을 블록에 추가합니다. 디폴트로 선택되어 있습니다.

참고 문헌

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

확장 기능

C/C++ 코드 생성
Simulink® Coder™를 사용하여 C 코드나 C++ 코드를 생성할 수 있습니다.

버전 내역

R2006a 이전에 개발됨

참고 항목

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