硬開關電源最頭疼的應該是MOSFET電壓應力尤其是續(xù)流管的尖峰電壓抑制,這涉及到MOSFET的可靠性,和效率及熱性能是互相折中的。
有源鉗位正激副邊同步整流自激驅動因為電路簡潔常被用到,但是電路參數的離散性對MOSFET電壓應力有很大的影響,我這里談兩個不常見到的現象。
有源鉗位正激自激驅動示意圖,來自于德儀SLUU357
空載通常被認為是電壓應力較小的應用條件,因為輸出電感電流的方向,續(xù)流管體二極管在續(xù)流管關斷后不導通沒有反向恢復。但是在特定的離散參數下還是有可能出現很高的尖峰電壓,如下圖。
空載下續(xù)流管出現很高電壓尖峰示意圖
分析原因如下,如果續(xù)流管驅動電壓在原邊NMOS導通前不能將到門限電壓以下,而變壓器有較大漏感、整流管驅動回路有較大延時,續(xù)流管就會出現UIS(Unclamped Inductive Switching)現象,輸出電感上和它上面的反向電流充當了UIS的一部分。這時空載輸入電流會變的很大。
有源鉗位正激副邊自激驅動的續(xù)流管和整流管的死區(qū)時間通常比較小,若果你有樣品可以實測下,但是這個死區(qū)時間并不是嚴格按照有源鉗位正激PWM IC設定的原邊NMOS和PMOS的死區(qū)時間來的,還受電路的離散參數影響。下圖是正常樣品,或者說大概率產品的續(xù)流管波形。
續(xù)流管Vds
因為死區(qū)時間較小基本看不到續(xù)流管體二極管導通,電壓應力較容易控制。
續(xù)流管Vgs
而小概率的產品因為電路的離散參數變化同樣測試條件下會出現下面的波形。
續(xù)流管Vds
續(xù)流管Vgs
電壓尖峰增加了20%,同樣的電壓尖峰抑制電路很難平衡這種情況,如果按照80%的降額設計,這樣的模塊一定Over rating了,模塊的效率和熱性能下降也很明顯。
有源鉗位正激自激驅動對于設計和生產控制還是有很大的挑戰(zhàn)。
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