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COOL MOSFET的EMI設計指南
作者:梁晨光 日期:2019年07月08日 來源:研發部 瀏覽:

內容導讀:隨著開關電源技術的不斷發展,功率MOSFET作為開關電源的核心電子器件之一,開關損耗是其主要的損耗之一,本著節省能源、降低損耗的基本思想,功率MOSFET技術朝著提高開關速度、降低導通電阻的方向發展。

隨著開關電源技術的不斷發展,功率MOSFET作為開關電源的核心電子器件之一,開關損耗是其主要的損耗之一,本著節省能源、降低損耗的基本思想,功率MOSFET技術朝著提高開關速度、降低導通電阻的方向發展。COOL  MOSFET是一種超結的新結構功率MOSFET,具有更低的導通電阻,更快的開關速度,可以實現更高的功率轉換效率。然而,超結MOSFET超快的開關性能也帶來了不必要的副作用,比如電壓、電流尖峰較高,電磁干擾較差等。

以下內容以一個反激式轉換器拓撲(如圖1)為例,簡述轉換器的功率轉換傳輸過程,從平面MOSFET與超結MOSFET的結構和參數差別,討論電壓、電流尖峰,以及電磁干擾的產生機理,通過外圍電路改善并降低電壓、電流尖峰,從而實現降低電磁干擾的目的。

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1為一個最簡單的反激式轉換器拓撲結構,并且包含以下寄生元件:如初級漏電感、MOSFET的寄生電容和次級二極管的結電容。該拓撲源自一個升降壓轉換器,將濾波電感替換為耦合電感,如帶有氣隙的磁芯變壓器,當主開關器件MOSFET導通時,能量以磁通形式存儲在變壓器中,并在MOSFET關斷時傳輸至輸出。由于變壓器需要在MOSFET導通期間存儲能量,磁芯應該開有氣隙,基于這種特殊的功率轉換過程,所以反激式轉換器可以轉換傳輸的功率有限,只是適合中低功率應用,如電池充電器、適配器和DVD播放器。

反激式轉換器在正常工作情況下,當MOSFET關斷時,初級電流(id)在短時間內為 MOSFETCoss(即Cgd+Cds)充電,Coss兩端的電壓Vds超過輸入電壓及反射的輸出電壓之和(Vin+nVo)時,次級二極管導通,初級電感Lp兩端的電壓被箝位至nVo。因此初級總漏感Lk(即Lkp+n2×Lks)Coss之間發生諧振,產生高頻和高壓浪涌,MOSFET上過高的電壓可能導致故障。

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