electronicLee
认证:VIP会员
所在专题目录 查看专题
LTspice软件学习(凌力尔特的免费电路仿真包教程)-如何在 LTspice中输入原理图
LTspice软件学习-如何修改电路并应用不同的信号
LTspice第三方仿真模型导入方法汇总
LTSpice创建MOSFET模型方法
LTspice电路仿真案例
LTspice高级使用技巧
作者动态 更多
电动汽车800V平台逆变器
09-18 15:38
铁路应用中DCDC变换器性能要求
09-18 15:24
PFC设计考虑的几个点——电路结构
07-07 20:22
PFC设计考虑的几个点——基础回顾
07-07 20:17
反激变换器分析与建模Part1
06-26 18:10

LTSpice创建MOSFET模型方法

LTspice 教程解释了有两种不同类型的 SPICE 模型:由简单的 .MODEL 语句定义的和由更复杂的 .SUBCKT 语句定义的。.MODEL 语句定义了简单的组件,例如二极管、晶体管、MOSFET 等,其中包含 SPICE 程序编写者提供给我们的预定义特性列表。运算放大器、比较器等更深奥的组件由更通用的 .SUBCKT 模型定义。

最初创建 SPICE(不是 LTspice)时,程序员为用户提供了特定数量的特性来定义某些组件。对于 MOSFET,这包括栅极源极开启电压、跨导、栅极电阻、源极和漏极连接等。这些被称为 1 级参数并定义了 MOSFET 最重要的参数。在后来的几年里,MOSFET 制造商希望进一步表征他们的 MOSFET,而不受 SPICE 作者提供给他们的固定参数列表的限制。因此,他们转向 .SUBCKT 定义以允许他们扩展参数列表。这些被称为 2 级和 3 级参数,描述了 MOSFET 的原始 SPICE 定义中未定义的 MOSFET 特性。然而,为了使模型更加复杂,他们减慢了 MOSFET 的仿真时间。

因此,LTspice 使用更简单的 .MODEL 语句来定义 MOSFET 的特性。如果使用第 3 方 MOSFET 模型导致仿真性能非常慢,这可能是因为该模型是使用 .SUBCKT 模型定义的,并且包含许多在了解电路性能时不需要的参数。

要创建给定 MOSFET 的 LTspice 模型,您需要原始数据表和该 MOSFET 的 pSPICE 模型。 

在 LTspice 中定义 MOSFET 所需的参数如下:

Rg 栅极欧姆电阻 Rd 漏极欧姆电阻(这不是 RDSon,而是键合线的电阻) Rs 源极欧姆电阻。 Vto 零偏置阈值电压。 Kp – 跨导系数 Lambda 漏电流随 Vds 的变化 Cgdmax 最大栅漏电容。 Cgdmin 最小栅漏电容。 Cgs 栅极到源极电容。 Cjo 寄生二极管电容。 是寄生二极管饱和电流。 Rb 体二极管电阻。

Rg、Rd 和 Rs 是将管芯连接到封装的键合线的电阻。

Vto 是 MOSFET 的开启电压。

Kp 是 MOSFET 的跨导。这决定了在给定栅源电压下流过的漏电流。

Lambda 是漏极电流随漏源电压的变化,与 Kp 一起用于确定 RDSon。

Cgdmax 和 Cgdmin 是栅极漏极电容的最小值和最大值,通常在 MOSFET 数据表中以 Crss 表示。电容器的电容与其极板之间的距离成反比。当MOSFET导通时,栅极与漏极导电沟道的距离等于绝缘栅氧化层的厚度(较小),因此栅极漏极电容较高。当 MOSFET 关断时,栅漏区较大,使得栅漏电容较低。这可以在Crss的图上看到。

Cgs 是栅源电容。尽管它会随栅源电压而略有变化,但 LTspice 假定它是恒定的。

Is 是寄生体二极管饱和电流。

Rb 是体二极管的串联电阻。

Fairchild FDS6680A MOSFET 在 LTspice 中被定义为

.model FDS6680A VDMOS(Rg=3 Rd=5m Rs=1m Vto=2.2 Kp=63 Cgdmax=2n Cgdmin=1n Cgs=1.9n Cjo=1n Is=2.3p Rb=6m mfg=Fairchild Vds=30 Ron=15m Qg =27n)

注意:LTspice 实际上忽略了特性 Vds、Ron 和 Qg。添加这些只是为了帮助用户比较 MOSFET。

因此,一个示例模板 MOSFET 模型是

.model XXXX VDMOS(Rg= Rd=5 Rs=1 Vto= Kp= Cgdmax= Cgdmin= Cgs= Cjo= Is= Rb= )

我们现在将为 Vishay 的 SUM75N06 和 SUM110N04 低导通电阻 MOSFET 构建 MOSFET 模型

SUM75N06 数据表         原装 SUM75N06 型号 

SUM110N04 数据表         原装 SUM110N04 型号

SUM75N06 具有中等偏低的导通电阻和中等偏低的 Qg,因此适合作为同步降压转换器中的顶级 FET。SUM110N04 具有高 Qg 但导通电阻较低,因此适合作为同步降压转换器中的底部 FET(参见 降压转换器设计)。

最终的 SPICE 模型可以在这里下载: SUM75N06 LTspice 模型

最终的 SPICE 模型可以在这里下载: SUM110N04 LTspice 模型

然后可以使用这些测试夹具测试 SPICE 模型:

RDSon 测试治具(文末下载)

要测试 MOSFET 的 RDSON,请将模型导入 LTspice 测试电路。查看数据表以了解 RDSOn 是如何测试的。它将以一定的栅源电压和一定的漏电流为特征。

运行模拟。探测漏极电压。探测漏电流。编辑 Drain current 图标以读取V(drain)/Id(M1)。这会将轴之一更改为读取导通电阻。您可能需要稍微更改参数 Kp 以匹配数据表性能。

开关时间测试治具(文末下载)

要测试 MOSFET 的开关时间,请将模型导入 LTspice 测试电路。检查数据表以了解如何测试开关时间。它们将具有特定的栅极驱动电压、栅极驱动电阻和漏极电压,并且响应时间将在漏极电流斜升至特定水平时表征。

运行模拟。探测栅极电压。探测漏电流。放大栅极/漏极波形的上升沿。左键单击 Drain current 轴并重新调整轴以稍微测量当前所需的漏极电流。现在可以测量时间。上升时间通常在所需电压摆幅的 10% 至 90% 上测量。您可能需要稍微更改模型电容以满足数据表性能。

 

声明:本内容为作者独立观点,不代表电子星球立场。未经允许不得转载。授权事宜与稿件投诉,请联系:editor@netbroad.com
本篇所含全部资料,点击此处留下邮箱我会发给你
资料明细:文中测试电路的仿真文件,欢迎下载!
觉得内容不错的朋友,别忘了一键三连哦!
赞 3
收藏 12
关注 1064
成为作者 赚取收益
全部留言
0/200
  • dy-yZ7wm6TW 3星期前
    老师,能不能发我一下资料,谢谢! 24****@****.com
    回复 1条回复
  • airliu588 08-08 19:28
    老师,能不能发我一下资料,谢谢! 47****@****.com
    回复 1条回复
  • holyshit23 04-10 23:14
    老师,能不能发我一下资料,谢谢! 98****@****.com
    回复 1条回复
  • foreveryangf 03-24 23:17
    老师,能不能发我一下资料,谢谢! 52****@****.com
    回复 1条回复
  • 凤求凰88 01-22 22:15
    老师,能不能发我一下资料,谢谢! be****@****.com
    回复 1条回复
  • dy-BiYVSreX 01-09 08:28
    老师,能不能发我一下资料,谢谢! 30****@****.com
    回复 1条回复
  • zhou2013 01-05 09:33
    老师,能不能发我一下资料,谢谢! 20****@****.com
    回复 1条回复
  • dy-FHED9mtt 2021-12-31 14:22
    围观学习
    回复