tag 标签: 功率半导体解决方案

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  • 热度 14
    2014-4-18 13:02
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    因为MOSFET是单极性器件,因此寄生电容是开关瞬态唯一的限制因素。电荷平衡原理降低了特定面积的导通电阻,而且,与标准MOSFET技术相比,相同R DS( ON ) 下的芯片尺寸更小。图1显示超级结MOSFET和标准平面型MOSFET的电容。标准MOSFET的C oss 为中度线性变化关系,而超级结MOSFET的 C oss 曲线呈现高度非线性关系。因为单元密度较高,超级结MOSFET的C oss 初始值较高,但超级结MOSFET中,在约50V漏源电压附近,C oss 会迅速下降,如图1所示。当使用超级结MOSFET应用到PFC或DC/DC转换器时,这些非线性效应可能造成电压和电流振荡。图2显示简化的PFC电路示意图,包括功率MOSFET内部寄生元件和外部振荡电路,外部振荡电路包含由布板带来的外部耦合电容C gd_ext. )。 图1. 平面型MOSFET和超级结MOSFET输出电容的比较 一般来说,有多个振荡电路会影响MOSFET的开关特性,包括内部和外部振荡电路。 在图2的PFC电路中,L、C o 和D boost 分别是电感、输出电容和升压二极管。C gs 、C gd_int 和C ds 是功率MOSFET的寄生电容。L d1 、L s1 和L g1 是功率MOSFET的漏极、源极和栅极邦定线以及引脚电感。R g_int 和R g_ext 是功率MOSFET的内部栅极电阻和电路的外部栅极驱动电阻。C gd_ext 是电路的寄生栅极-漏极电容。L D 、L S 和L G 是印刷电路板(PCB)的漏极、源极和栅极走线杂散电感。当MOSFET打开或关闭时,栅极寄生振荡通过栅极-漏极电容C gd 和栅极引线电感L g1 在谐振电路内发生。 图2. 包含功率MOSFET内外部寄生元件的PFC电路简图 在谐振条件(ωL = 1/ωC)下,栅极和源极 电压中生成的震荡电压远大于驱动电压。因谐振变化而产生的电压振荡与品质因数成正比, Q(=ωL/R = 1/ωCR)。当MOSFET关闭时,漏极寄生电感(L D  + L d1 )、栅极-漏极电容C gd 和栅极引线电感L g1 网络造成栅极 振荡电压。如果栅极电阻 (R G-ext. +R g_int. )极小,则Q变大。另外,L S 两端的压降和L s1 源极杂散电感在栅极-源极电压中产生振荡,可用 表达式(1)表示。寄生振荡可能造成栅源极击穿、不良EMI、较大开关损耗、栅极控制失效,甚至可能造成MOSFET故障。 优化电路设计,最大限度地提高超级结MOSFET的性能而又不产生负面影响非常重要。   相关链接 查看SuperFET ®  II/SuperFET ®  II Easy-Drive MOSFET产品系列 : http://www.fairchildsemi.com.cn/search/controller?searchText=superfet+iitextBtn.x=0textBtn.y=0 如需更多信息,请访问应用指南: AN-5232: 新一代超级结MOSFET,SuperFET ® II http://www.fairchildsemi.com.cn/an/AN/AN-5232.pdf 功率因数校正、分立功率链 – 器件功耗和分析(在线工具): http://www.fairchildsemi.com/support/design-tools/power-train-discrete-device-power-loss-and-analysis/
  • 热度 7
    2014-3-28 13:48
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    基于最近的趋势,提高效率成为关键目标,为了获得更好的EMI而采用慢开关器件的权衡并不值得。超级结可在平面MOSFET难以胜任的应用中提高效率。与传统平面MOSFET技术相比,超级结MOSFET可显著降低导通电阻和寄生电容。 导通电阻的显著降低和寄生电容的降低虽然有助于提高效率,但也产生电压(dv/dt)和电流(di/dt)的快速开关转换,形成高频噪声和辐射EMI。   为驱动快速开关超级结MOSFET,必须了解封装和PCB布局寄生效应对开关性能的影响,以及为使用超级结所做的PCB布局调整。主要使用击穿电压为500-600V的超级结MOSFET。在这些电压额定值中,工业标准TO-220、TO-247、TO-3P和TO-263是应用最广泛的封装。封装对性能的影响有限,这是因为内部栅极和源极绑定线长度是固定的。只有引脚的长度可以改变,以减少封装的源极电感。如图1(a)所示,10 nH的典型引线电感看起来不大,但这些MOSFET的di/dt可轻松达到500 A / µs! 假定di/dt为500A / µs,10nH引线电感上的电压为VIND = 5 V;而10nH引线电感的关断di/dt为1,000 A / µs,可产生VIND = 10 V的电压。大多数应用和设计都未考虑到此附加电感也会产生电压,但这一点不可忽视。以上简单计算显示,封装的总源极电感,即绑定线和引脚电感必须降低至可接受的数值。噪声的另一个来源是布局寄生效应。有两种可见的布局寄生效应: 寄生电感和寄生电容。1 cm走线的电感为6-10 nH,通过在PCB顶部添加一层并在PCB底部添加GND层,可降低此电感值。另一类型是寄生电容。图1(b)显示了布局中容性寄生效应的原理。寄生电容由两条相近走线之间或走线与另外一侧的地平面之间引起。另一种电容为器件和地平面间的电容。PCB 板两面上的两个并行走线能够增加电容,同时还能减少回路电感,从而减少电磁噪声辐射。下次设计需要超级结MOSFET时,请考虑这些布局提示。   相关链接: 如需更多信息,请访问SuperFET2 MOSFET登录页面。 http://www.fairchildsemi.com.cn/product-technology/superfet/   尝试我们最新的SuperFET2 MOSFET PSpice模型,看看对您有无帮助: http://www.fairchildsemi.com.cn/ShoppingExperience/action/redirectModel?type=modelfilename=FAIRCHILD_SUPERFET2_600.zip