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东莞MOS MOS的对比性

作者:未知 发布日期:2019-10-30

东莞MOSMOS的对比性
 
        MOS管相比于三极管,开关速度快,导通电压低,电压驱动简单,所以越来越受工程师的喜欢,然而,若不当设计,哪怕是小功率MOS管,也会导致芯片烧坏,原本想着更简单的,最后变得更加复杂。这几年来一直做高频电源设计,也涉及嵌入式开发,对大小功率MOS管,都有一定的理解,所以把心中理解的经验总结一番,形成理论模型。
(一):等效模型
MOS管等效电路及应用电路如下图所示:
把MOS管的微观模型叠加起来,就如下图所示:
东莞MOS-MOS的对比性
我们知道,MOS管的输入与输出是相位相反,恰好180度,也就是等效于一个反相器,也可以理解为一个反相工作的运放,如下面:
有了以上模型,就好办了,尤其从运放这张图中,可以一眼看出,这就是一个反相积分电路,当输入电阻较大时,开关速度比较缓慢,Cgd这颗积分电容影响不明显,但是当开关速度比较高,而且VDD供电电压较高,比如310V下,通过Cgd的电流比较大,强的积分很容易引起振荡,这个振荡叫米勒振荡。所以Cgd也叫米勒电容,而在MOS管开关导通或者关断的那段时间,也就是积分那段时间,叫米勒平台,如下图圆圈中的那部分为米勒平台,右边的是振荡严重的米勒振荡:
因为MOS管的反馈引入了电容,当这个电容足够大,并且前段信号变化快,后端供电电压高,三者结合起来,就会引起积分过充振荡,这个等价于温控的PID中的I模型,要想解决解决这个米勒振荡,在频率和电压不变的情况下,一般可以提高MOS管的驱动电阻,减缓开关的边沿速度,其次比较有效的方式是增加Cgs电容。在条件允许的情况下,可以在Cds之间并上低内阻抗冲击的小电容,或者用RC电路来做吸收电路。
下面给出雨滴科技常用的三颗大功率MOS管的电容值:LCR电桥直接测量,具体型号就不提了。
从图上可以看出,Inifineon6代MOS管和APT7代MOS管性能远远不如碳化硅性能,它的各个指标都很小,当米勒振荡通过其他手段无法降低时,可以考虑更换更小的米勒电容MOS管,尤其需要重视Cgd要尽可能的小于Cgs。
 
  1、提高MOS管G极的输入串联电阻,一般该电阻阻值在1~100欧姆之间,具体值看MOS管的特性和工作频率,阻值越大,开关速度越缓。
 
  2、在MOS管GS之间并联瓷片电容,一般容量在1nF~10nF附近??词导市枨?。
 
  调节电阻电容值,提高电阻和电容,降低充放电时间,减缓开关的边沿速度,这个方式特别适合于硬开关电路,消除硬开关引起的振荡。
 
  B、加强关闭能力
 
  1、差异化充放电速度,采用二极管加速放电速度
 
  2、当第一种方案不足时,关闭时直接把GS短路
 
  3、当第二种方案不足时,引入负压确保关断。
 
  C、增加DS电容
 
  在ZVS软开关电路中,比如UC3875移相电路中,MOS管DS之间,往往并联无感CBB小电容,一般容量在10nF以内,不能太大,有利于米勒振荡,注意该电容的发热量,频率更高的时候,需要用云母电容
 
  D、提高漏极电感方式
 
  相对应方案C的提高DS电容方式,该方案则采用提高漏极的电感方式
 
  1、在漏极串联镍锌磁珠,提高漏极电感,减缓漏极的电流变化,降低米勒振荡,这个方案也是改善EMC的方法之一,效果比较明显,但该方案不适合高频率强电流的场合,否则该磁珠就发热太高而失效。
 
  2、PCB布线时,人为的引入布线电感,增长MOS管漏极、源极的PCB布线长度,比如方案C的图中,适当提高半桥上下MOS管之间的引线,对改善米勒振荡有很大的影响,但这个需要自身的技术水平较高,否则容易失败,此外布线长度提高,需要相应的考虑MOS管的耐压,严重的,需要加MOS管吸收电路。
 
  E、常用的MOS管吸收电路,利于?;OS管因关闭时产生过高的电压导致DS击穿,对米勒振荡也有帮助,电路形式多样,以下列举四种,应用场合不同,采用不同的方式。
 
  四:基本参数
 
  mos管的基本参数,大家熟悉的必然是Ids电流,Ron导通电阻,Vgs的阈值电压,Cgs、Cgd、Cds这几项,然而在高速应用中,开关速度这个指标比较重要。
 
  上图四项指标,第一项是导通延时时间,第二项是上升时间,第三项是关闭延时时间,第四项是下降时间。定义如下图:
 
  在高速H桥应用中,MOS管内部的反向并联寄生二极管的响应速度指标Trr,也就是二极管的反向恢复时间这个指标很重要,否则容易炸机,下图为高速二极管。
 
  高速下,二极管也不是理想的,二极管导通后,PN节中充满了电子和空穴,当瞬间反向加电的时候,需要时间恢复截止,这个类似一扇门打开了,需要时间关上,但在高速下,这个关上的时间太长,就会导致H桥上下管子导通而烧坏。所以在高速应用中,直接因为MOS管工艺寄生的二极管的反向恢复时间太长,所以需要用特殊的工艺制作实现高速的内置二极管,但哪怕特殊工艺制作的,其性能也达不到独立的高速二极管性能,只是比原MOS管寄生的指标强一些而已,但已经满足大部分软开关的需求了,500KHz下没问题。比如Infineon的C6系列,后缀带CFD的管子,内部的二极管就是高速的。
若有些场合需要更高速的二极管,而内置的二极管性能达不到,则需要特殊的处理方式,MOS管先串联二极管,再外部并二极管,这样子实现,可以应用于频率超过500KHz的场合。
 
 
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