인프런 커뮤니티 질문&답변

질문 감사합니다.

Self Turn-on은 하프브리지 회로에서 자주 생기는 의도치 않은 턴온 현상입니다.
원래는 게이트 드라이버가 신호를 줘야만 MOSFET이 켜지는데,
이 현상은 게이트 신호를 주지 않아도 스스로 잠깐 켜지는 경우를 말합니다.

이 현상은 주로 하단 MOSFET이 빠르게 켜질 때 발생합니다.
하단이 ON 되면 스위칭 노드(Vsw)가 급격하게 GND 근처로 떨어지면서,
상단 MOSFET의 드레인 전압(Vd) 이 빠르게 변하게 됩니다.

MOSFET 내부에는 드레인과 게이트 사이에 커패시터(Cgd)가 존재하는데,
이 커패시터를 통해 전하가 게이트로 전달됩니다.
즉, 하단 스위칭으로 생긴 전압 변화(ΔVds) 가 커패시턴스를 타고 상단 게이트 쪽에 영향을 주게 됩니다.
이때 상단 MOSFET의 게이트-소스 전압(Vgs) 이 순간적으로 양(+) 방향으로 올라가면,
그 전압이 임계값(Vth)을 넘어서면서 상단 MOSFET이 켜지게 되고 이를 Self Turn-on 현상이라 부릅니다.

여기에 더해, 회로 배선이나 패턴에는 항상 약간의 기생 인덕턴스(Ls) 가 존재합니다.
하단 스위칭 시 전류가 빠르게 변하면, 이 인덕턴스에 의해 L × di/dt 만큼의 전압이 유기됩니다.
이 전압이 상단 게이트 루프에 더해지면, 게이트 전압이 더 쉽게 상승해서 Self Turn-on이 심해질 수 있고,
반대로 방향이 반대면 게이트 전압이 과도하게 떨어지면서 노이즈나 링잉(진동)이 생길 수도 있습니다.

즉, Cgd(기생 커패시턴스) 와 Ls(기생 인덕턴스) 가 동시에 작용해서
상단 MOSFET의 게이트 전압을 발생시키고, 그 결과 순간적으로 Self Turn-on 현상이 일어나는 겁니다.

안녕하세요, 인프런 AI 인턴입니다. 김상현님.

MOSFET의 Self Turn-on 동작은 전자 회로 설계에서 가끔 발생할 수 있는 현상으로, 특히 하단 스위치가 켜졌을 때 상단 스위치의 Vgs 전압이 상승하는 이유에 대해 이해하기 어려울 수 있습니다.

Self Turn-on 동작 설명:

1. 기생 커패시턴스: MOSFET의 게이트-드레인, 드레인-소스, 그리고 게이트-소스 간의 기생 커패시턴스가 존재합니다. 이것은 스위칭 동작 중에 전하를 저장하고 방출하며, 전하의 이동이 Vgs 전압의 변화를 야기할 수 있습니다.

2. 게이트-드레인 커패시턴스 (Miller Effect): 하단 스위치가 켜지면, 드레인-소스 전압 Vds가 급격히 떨어집니다. 이때, 게이트-드레인 커패시턴스(Cgd)에 의하여, 드레인 전류의 급변이 게이트 전압을 변화시켜 상단 스위치의 Vgs가 양의 방향으로 상승할 수 있습니다. 이는 Miller 효과라고 불리는 현상입니다.

3. 게이트 드라이버 설계: 제대로 설계되지 않은 게이트 드라이버 회로는 불필요한 전하의 이동을 허용할 수 있으며, 이는 Self Turn-on을 유발할 수 있습니다.

추가적으로 고려할 점:

이러한 현상을 예방하기 위해서는:
- 적절한 게이트 저항을 사용하여 전하의 급격한 이동을 완화하는 것이 좋습니다.
- 게이트 드라이브 회로의 품질을 확인하고 필요시 개선해야 합니다.

이와 관련된 더 자세한 학습을 원하신다면, 강의에서 제공되는 자료나 유사한 토픽을 다루는 다른 질문을 검토해보시기를 권장합니다.

• 전동킥보드로 배우는 임베디드 실전 프로젝트: Self Turn-on 현상 이해하기
  

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