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重負載時中開關元件工作相關的注意事項

發(fā)布時間:2021-11-29 來源:羅姆半導體 責任編輯:wenwei

【導讀】在重負載時,如果MOSFET的體二極管的反向恢復時間trr較長,且有電流殘留,則在超前臂的MOSFET關斷時,寄生雙極晶體管可能會誤導通,從而損壞MOSFET。這種問題發(fā)生在由關斷時產生的對漏源電容CDS的充電電流而使寄生雙極晶體管自發(fā)地導通(誤導通)、瞬間流過大電流時。


關鍵要點


?在重負載時,如果trr較長,則超前臂關斷時,寄生雙極晶體管可能會誤導通,從而損壞MOSFET。

?在PSFB電路中,在反向恢復期間體二極管的偏置電壓幾乎為0V,因此電荷釋放速度變慢,最終導致trr變長。

?在PSFB電路中使用trr小的MOSFET很重要。

?即使是快速恢復型SJ MOSFET,其性能也會因制造商和產品系列而異,因此在選擇時需要充分確認。


在重負載時,如果MOSFET的體二極管的反向恢復時間trr較長,且有電流殘留,則在超前臂的MOSFET關斷時,寄生雙極晶體管可能會誤導通,從而損壞MOSFET。這種問題發(fā)生在由關斷時產生的對漏源電容CDS的充電電流而使寄生雙極晶體管自發(fā)地導通(誤導通)、瞬間流過大電流時。


在逆變器電路等電路中,在正向電流流過MOSFET的體二極管的狀態(tài)下,通過施加高反向偏置電壓,強制使體二極管中的電荷(Qrr)被快速釋放。這種放電所需時間為trr,因此最終會導致trr變短。


而在PSFB電路中,在反向恢復期間施加到體二極管的偏置電壓幾乎為0V,這會使電荷釋放速度變慢,最終導致trr變長。下圖為超前臂MOSFET的VDS、ID和反向恢復電流示意圖。


當trr變長時,反向恢復所產生的電流會發(fā)生變化,如圖中紅色虛線所示。也就是說,當關斷時,MOSFET中有電荷殘存,這使得電流更容易流動,使寄生雙極晶體管更容易誤導通。


12.jpg


t0~t1:從MOSFET的輸出電容放電,正向電流開始流過體二極管。

t1~t3:體二極管導通的時間段。

t1~t5:MOSFET導通,處于導通狀態(tài)的時間段。

t3~t4:體二極管流過反向恢復電流的時間段。trr越長,這個時間段就越長。

t5~t6:MOSFET關斷。這時,如果trr過長,則寄生雙極晶體管更容易誤導通,導致?lián)p壞MOSFET。


因此,在PSFB電路中,需要使用trr小的MOSFET。簡言之,trr越小越有效。市場上有一些低trr的快速恢復SJ MOSFET,但制造商和產品系列不同,trr及其相關參數(shù)也存在差異,因此,在選擇時需要進行充分確認。


即使是滯后臂的MOSFET,在關斷時也可能引起寄生雙極晶體管的誤導通。但是,正如通過PSFB電路的工作所解釋說明的,由于與超前臂相比,ID為正的時間段較長,因此不容易受到trr的影響,滯后臂不容易因寄生雙極晶體管的誤導通而導致MOSFET損壞。與超前臂一樣,這里也給出了反向恢復電流的示意圖。


13.jpg


t0~t1:從MOSFET的輸出電容放電,正向電流開始流過體二極管。

t0~t2:體二極管導通的時間段。    

t1~t4:MOSFET導通,處于導通狀態(tài)的時間段。

t2~t3:體二極管流過反向恢復電流的時間段。trr越長,這個時間段就越長。

t4~t5:MOSFET關斷。與超前臂相比,不易受反向恢復的影響,因此寄生雙極晶體管不易發(fā)生誤導通。



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