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超结mosfet的特点 mosfet增强型和耗尽型图

时间:2022-04-29 10:49:16 来源:PCBA 点击:0

超结mosfet的特点 mosfet增强型和耗尽型图

基于最近的PCB设计倾向,提高效率成为重要目标,为了得到更好的EMI而采用慢开关元件的折衷没有价值。超级连接可以在平面MOSFET不容易的应用中提高效率。超级接合MOSFET与以往的平面MOSFET技术相比,能够显著降低导通电阻以及寄生容量。导通电阻的显著减少和寄生容量的减少有助于提高效率,但是也产生电压dv/dt)和电流di/dt)的高速转换,形成高频噪声和辐射EMI。

要驱动快速开关超级诺特MOSFET,需要理解包装及PCB设计布局对开关性能的影响以及使用超级诺特的PCB设计布局调整。主要使用了500~600V的超级连接MOSFET。工业标准TO,在这些电压额定值中?220、TO247、TO3P以及TO?263是最广泛应用的包。由于内部栅极和源极绑定线长固定,所以对封装性能的影响有限。可以只改变销的长度来减少封装源极的电感。

如图1(a)所示,10nH的典型引线电感看起来不大,但这些MOSFET的di/dt可以简单地达到500A/mu。s!di/假设dt是500A/mu。s,10nH导通上的电压为VIND=5V;另一方面,10nH引线的关断di/dt为1、000A/mu。s可以产生VIND=10V的电压。许多应用和设计没有考虑到这个附加电感也产生电压,但是这一点不能忽视。从以上的简单计算可知,封装的总源极电感,即绑定线和引脚电感必须降低到可接受的数值。噪音的另一个来源是布局寄生效果。具有寄生电感和寄生容量两种可见布局寄生效果。1cm走线的电感为6?是10nH,PCB通过在顶部添加层,PCB在底部添加GND层,能够降低该电感值。另一种类型是寄生容量。

图1(b)表示布局中的电容寄生效果的原理。寄生电容是由于两个邻近布线之间或布线与另一侧的地面之间。另一个容量是设备和地表之间的容量。PCB板两面的两条并行线可以增加电容,减少电路电感,减少电磁噪声辐射。如果在下次的设计中需要超级诺特MOSFET,请考虑这些布局提示。

MOSFET是单极性元件,因此寄生容量是开关过渡的唯一限制因子。电荷平衡原理降低特定面积的导通电阻,与标准MOSFET技术相比,相同RDS(ON)下的芯片尺寸更小。图1表示超连接MOSFET以及标准平面型MOSFET的容量。标准MOSFET的Coss是中等线性变化关系,超结MOSFET的Coss曲线表示高度的非线性关系。由于单元密度高,所以超级连接MOSFET的Coss的初始值高,但是在超级连接MOSFET中,如图2所示,在约50V的漏极电压附近Coss急速下降。当使用超连接MOSFET应用于PFC或DC/DC转换器时,这些非线性效应可能引起电压和电流振荡。图3示出了包括电力MOSFET的内部寄生元件和外部振荡电路在内的简化PFC电路的示意图,外部振荡电路是基于布板的外部耦合电容Cgdext.)。

图2:平面型MOSFET和超级连接MOSFET的输出容量的比较

一般来说,有多个振荡电路影响包括内部和外部振荡电路MOSFET的开关特性。在图3的PFC电路中,L、Co、Dboost分别是电感、输出容量、升压二极管。Cgs、Cgd_int和Cds是电力MOSFET的寄生容量。LD1、Ls1和Lg1是功率MOSFET的漏极、源极和栅极线以及引脚电感。Rg_int及Rgext是功率MOSFET的内部栅极电阻和电路的外部栅极驱动电阻。Cgd_ext是电路的寄生门?漏极容量。LD、LS和LG是印刷电路板PCB的漏极、源极和门灯分离电导。当MOSFET导通或关断时,栅极寄生振荡通过栅极漏极电容Cgd和栅极导通电感Lg1在谐振电路内发生。

图3:包括功率MOSFET内外部寄生元件PFC电路示意图

共振条件(omega;L=1/omega;在C)中,由栅极和源极电压生成的振动电压比驱动电压大得多。由谐振变化引起的电压振动与质量系数成比例,Q(=omega;L/R=1/omega;CR)。漏极寄生电感LD+Ld1、闸门?漏极电容Cgd和栅极引线电感Lg1网络在MOSFET断开时产生栅极振荡电压。栅极电阻(RG-ext.+Rg_int.)极小Q就大。另外,LS两端的电压下降及Ls1源极杂散电感为栅极?源极在电压下产生振动,可以用式(1)表示。寄生振动可能导致门源极的破坏、不良EMI、大的开关损失、门控制的失效、甚至MOSFET故障。

优化电路设计,在不产生负面影响的情况下最大限度地提高超级连接MOSFET的性能是非常重要的。

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