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走进跃迁 | 什么是同步降压转换器的击穿现象?若何解决?_栅极_电压

少女玫瑰心 2024-12-11 06:29:24 0

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在设计降压转换器时,工程师常常忽略“故障”的问题。
无论何时高端和低端MOSFET同时启动全部或部分韶光,都会发生击穿,从而许可输入电压直接将电流传输到地。

故障导致电流在切换时尖峰,导致转换器不能以最高效率事情。
我们不能用电流探头来丈量故障,由于探头的电感会严重滋扰电路的运行。
我们可以检讨两个场效应晶体管(FET)的栅极/源极电压,看是否有尖峰。
这是检测故障的另一种方法。
(利用差分法可以监视上部MOSFET的栅极/源极电压。
)我们可以利用以下方法来减少击穿的发生。

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利用“固定去世区韶光”的掌握器芯片是可行的方法之一。
该掌握器芯片确保在较低的MOSFET重新启动之前上层MOSFET关闭之前存在延迟。
这个方法比较大略,但是在实现的时候要非常小心。
如果去世亡韶光太短,可能无法防止这种征象的崩溃。
如果去世区韶光过长,导通损耗将会增加,由于在全体去世区韶光内的根本场效应晶体管内置二极管已被激活。
由于该二极管在去世区韶光内导通,因此利用该方法的系统的效率取决于底层MOSFET内置二极管的特性。
另一种减少故障的方法是利用具有“自适应去世区韶光”的掌握器芯片。
这种方法的优点是可以持续监视上部MOSFET的栅极/源极电压,以确定何时启动下面的MOSFET。
当高端MOSFET启动时,通过电感检测在低端MOSFET的栅极发生dv / dt尖峰,从而将栅极电压推高(图4)。
如果栅极/源极电压足够高以导通,则会发生击穿。

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(图片来自网络侵删)

自适应去世区韶光掌握器卖力监控外部的MOSFET栅极电压。
因此,任何新的外部栅极电阻都会将掌握器内置的下拉电阻部分分开,使得栅极电压实际上高于掌握器监控的电压。
通过利用数字反馈电路来检测内置二极管的电导,并调度去世区延迟以最大限度地减少内置二极管的导通,以确保最高的系统效率,预测门驱动是另一个可行的办理方案。
如果利用这种方法,则须要将更多的引脚添加到掌握器芯片中,从而芯片和功率模块的本钱将会增加。
公司位于:

须要把稳的是,纵然采取预测性栅极驱动,由于dv / dt电感,也不能担保FET不会启动。
高边MOSFET的启动延迟也有助于减少击穿条件。
只管这种方法可以减少或完备肃清击穿征象,但缺陷是开关损耗较高,效率也降落。
如果我们选择一个更好的MOSFET,它也将有助于降落涌如今底部MOSFET栅极的dv / dt电感器电压幅度。
Cgs和Cgd之间的比率越高,电感电压涌如今MOSFET的栅极上越低。
分解测试情形每每被忽略。
例如,在负载瞬态过程中 - 尤其是在负载减轻或溘然减少时 - 掌握器不断产生窄频率脉冲。

目前,大多数大电流系统是多相设计,利用驱动芯片驱动MOSFET。
然而,利用驱动芯片可以使故障问题更加繁芜,特殊是当负载处于瞬态时。
例如,窄带驱动脉冲滋扰,加上驱动传播延迟,将导致情形的崩溃。
大多数驱动芯片制造商明确规定,掌握器的脉冲宽度不得低于某一最低哀求。
低于这个最低哀求,MOSFET的栅极没有脉冲。
此外,制造商还增加了驱动芯片的可编程去世区韶光(TRT)功能,以提高自适应转换时序的准确性。
办理方法是添加一个电阻,用于设置可设置的去世区韶光引脚与地之间的去世区韶光,以确定高电平和低电平转换期间的去世区韶光。
该死区韶光设置加传播延迟在转换期间禁用互补MOSFET,以防止同步降压转换器的击穿。

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