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COOL MOSFET的EMI设计指南
作者:梁晨光 日期:2019年07月08日 来源:研发部 浏览:

内容导读:随着开关电源技术的不断发展,功率MOSFET作为开关电源的核心电子器件之一,开关损耗是其主要的损耗之一,本着节省能源、降低损耗的基本思想,功率MOSFET技术朝着提高开关速度、降低导通电阻的方向发展。

随着开关电源技术的不断发展,功率MOSFET作为开关电源的核心电子器件之一,开关损耗是其主要的损耗之一,本着节省能源、降低损耗的基本思想,功率MOSFET技术朝着提高开关速度、降低导通电阻的方向发展。COOL  MOSFET是一种超结的新结构功率MOSFET,具有更低的导通电阻,更快的开关速度,可以实现更高的功率转换效率。然而,超结MOSFET超快的开关性能也带来了不必要的副作用,比如电压、电流尖峰较高,电磁干扰较差等。

以下内容以一个反激式转换器拓扑(如图1)为例,简述转换器的功率转换传输过程,从平面MOSFET与超结MOSFET的结构和参数差别,讨论电压、电流尖峰,以及电磁干扰的产生机理,通过外围电路改善并降低电压、电流尖峰,从而实现降低电磁干扰的目的。

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1为一个最简单的反激式转换器拓扑结构,并且包含以下寄生元件:如初级漏电感、MOSFET的寄生电容和次级二极管的结电容。该拓扑源自一个升降压转换器,将滤波电感替换为耦合电感,如带有气隙的磁芯变压器,当主开关器件MOSFET导通时,能量以磁通形式存储在变压器中,并在MOSFET关断时传输至输出。由于变压器需要在MOSFET导通期间存储能量,磁芯应该开有气隙,基于这种特殊的功率转换过程,所以反激式转换器可以转换传输的功率有限,只是适合中低功率应用,如电池充电器、适配器和DVD播放器。

反激式转换器在正常工作情况下,当MOSFET关断时,初级电流(id)在短时间内为 MOSFETCoss(即Cgd+Cds)充电,Coss两端的电压Vds超过输入电压及反射的输出电压之和(Vin+nVo)时,次级二极管导通,初级电感Lp两端的电压被箝位至nVo。因此初级总漏感Lk(即Lkp+n2×Lks)Coss之间发生谐振,产生高频和高压浪涌,MOSFET上过高的电压可能导致故障。

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