【亚博app下载安装】封装寄生电感是否会影响MOSFET性能?

本文摘要:I .章的高效率化成为开关电源(SMPS )设计的必须拒绝。

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I .章的高效率化成为开关电源(SMPS )设计的必须拒绝。为了达成协议,更多的功率半导体研究者开发了慢的电源器件,例如减少了器件的寄生电容,构建了低的导通电阻,减少了开关损失和导通损失。

这些缓慢的电源在启动时容易瞬态过冲。这给SMPS设计中的电路板布局带来了困难,容易引起栅极信号的变动。

为了解决电源的瞬态过冲,设计者通常利用缓冲电路提高栅极电阻的电阻值,减慢设备的电源速度,引起过冲,但这不会导致比较高的开关损失。使用标准通孔PCB的比较慢的电源设备总是没有效率和易用性之间的权衡问题。在处理电路基板的布局和基于器件PCB的宿主电感时,慢的电源器件的连接和逆变器的控制是重要的问题。

特别是,PCB源接近宿主电感是设备控制的重要因素。本文明确提出了英飞凌作为比较慢的电源超结MOSFET最近推出的TO2474插槽设备PCB解决方案。该解决方案将源靠近连接分为两个电流路径。

一个用作构建电力连接,另一个用作构建驱动程序连接。这样,设备可以保持较慢的电源速度,而不会大幅牺牲连接和逆变器的控制能力。在本论文中,在第2节中,分析并开发了使用不具有MOSFET宿主参数和基板宿主参数的标准通孔PCB的以往的TO247 (即电源电流路径和驱动电流路径完全相同)的非常简单的高频模型。

第三节对最近发售的TO2474插槽PCB进行了详细的电路分析,指出了TO2474插槽PCB在电源速度、效率、驱动能力等方面的有效性。最后,第4节分析了实验波形和效率测量,验证了最近上市的TO2474插槽PCB的性能。II .降压转换器中使用以往的TO247PCB的MOSFETA .为了分析电源过渡时MOSFET操作者的定时,为了分析比较慢的PCB宿主电感的影响,MOSFET的动作处理充分软电源逆变器一般经常出现在软电源流形和零电压电源流形上。

本节分阶段分析MOSFET逆变器的过渡操作者。图1右图是软电源逆变器过渡状态下理想的MOSFET动作波形和动作序列。图1降压转换器中的MOSFET典型的逆变器过渡波形是,当驱动器接收到逆变器信号时,开始阶段1[t=t1]的操作者在栅极和源极附近的MOSFET电容器CS开始静电。此时,MOSFET的截止特性维持恒定。

这个t1阶段被称为延迟,与MOSFET的响应时间密切相关。当MOSFET的栅极源极电压Vgs超过栅极平台电压Vgs(Miller )时,命令在这个阶段结束。

Vgs和Vgs(Miller )增大后,转移到阶段2[t=t2],在此期间,其电压电平保持恒定。阻抗电流在漏极和源极相近的MOSFET电容器Cds上展开电池,修复空间电荷区域。这个阶段一直持续到MOSFET漏极源极电压Vds超过电路输入电压。

阶段3[t=t3],Cgs随后变成静电。溢出电流Id和Vgs开始直线上升,MOSFET打开地下通道。如果Vgs和栅极阈值电压Vgs(th )较大,Id为零,这个阶段就结束了。

这个阶段结束后,MOSFET几乎变成逆变器。在步骤4[t=t4]中,栅极驱动使Cgs持续静电,然后Vgs电压电平为零。b .利用传统的TO247PCBMOSFET电源瞬态特性分析降压转换器,评价PCB宿主电感对MOSFET电源特性的影响。

图2的右图为现有的TO247MOSFET等效模型以下、降压转换器电路和宿主电感以下。在MOSFET模型中,三个电容是硅结构,位于各自连接的插槽之间。栅极溢出电容Cgd、漏极源极电容Cds、栅极源极电容Cgs。接合线产生栅极宿主电感Lg1、漏极宿主电感Ld1、源极接近宿主电感Ls1的MOSFET宿主电感。

该模型还包括基于电路板电路布局的浮动电感: Ld2、Ld3、Lg2和Ls2。在分析中,LS等效Ls1 Ls2、Lg等效Lg1 Lg2、RG等效Int.Rg Ext.Rg。图2 .降压转换器中的TO247PCBMOSFET等效模型和宿主电感参考小节a中讨论的逆变器瞬态序列,源接近电感LS,主要在瞬态阶段3影响MOSFET电源特性。栅极驱动路径显示红色,溢出电流在蓝色环路上流动。

在缓慢的电流瞬态过程中,LS可以引起电压反转VLs,抵消不降低驱动能力或降低设备速度的栅极电压。通过在驱动环路中应用基尔霍夫电压定律,栅极源电压Vgs(t )可以响应为逆变器阶段的驱动电压。从式(2)和式(3)可知,式1、t3时间段的漏极电流变化速度dId/dt,源极越接近电感,电源的过渡越缓和,电源过程中的消耗电力越激烈。

在现有的TO247MOSFET装备中,电路源附近电感是MOSFETPCB源电感Ls1和电路基板布局源附近电感Ls2之和。必须将PCB源和基板主机的源电感降到最低。

因为两者都是重要的控制因素。与使用通孔PCB的MOSFET相比,通过使用无引线SMDPCB作为MOSFET,可以将PCB中的宿主源电感抑制在最小限度。因此,即使是使用SMDPCB的MOSFET,也可以在降低开关损失的同时构筑缓慢的电源。

仅限于4插槽设备的SMDPCB被命名为ThinkPAK8X8。

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