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反激開關MOSFET源極流出的電流精細剖析

電源研發精英圈 ? 來源:互聯網 ? 作者:佚名 ? 2018-01-25 09:23 ? 次閱讀
反激開關MOSFET 源極流出的電流(Is)波形的轉折點的分析。

很多工程師電源開發調試過程中,測的的波形的一些關鍵點不是很清楚,下面針對反激電源實測波形來分析一下。

問題一,一反激電源實測Ids電流時前端有一個尖峰(如下圖紅色圓圈里的尖峰圖),這個尖峰到底是什么原因引起的?怎么來消除或者改善?

大家都知道這個尖峰是開關MOS開通的時候出現的,根據反激回路,Ids電流環為Vbus經變壓器原邊、然后經過MOS再到Vbus形成回路。本來原邊線圈電感特性,其電流不能突變,本應呈線性上升,但由于原邊線圈匝間存在的分布電容(如下圖中的C),在開啟瞬間,使Vbus經分存電容C到MOS有一高頻通路,所以形成一時間很短尖峰。

經分析,知道此尖峰電流是變壓器的原邊分布參數造成,所以要從原邊繞線層與層指尖間著手,可以加大間隙來減少耦合,也可以盡量設計成單層繞組。

例如變壓器盡量選用Ae值大的,使設計時繞組圈數變少減少了層數,從而使層間電容變小。也可減少線與線之間的接觸面,達到減少分布電容的目的。如三明治繞法把原邊分開對此尖峰有改善,還能減少漏感。當然,無論怎樣不能完全避免分布電容的存在,所以這個尖峰是不能完全消除的。并且這個尖峰高產生的振蕩,對EMI不利,實際工作影響倒不大。但如果太高可能會引起芯片過流檢測誤觸發。

所以電源IC內部都會加一個200nS-500nS的LEB Time,防止誤觸發,就是我們常說的消隱。

問題二,開關MOS關端時,IS電流波形上有個凹陷(如下圖紅色圈內的電流波形的凹陷)這是怎么回事?怎么改善?

說這個原因之前先對比下mos漏極電流Id與mos源極電流Is的波形。

實測Id波形如下

實測Is波形如下

從上面的這兩個圖中看出,ID比IS大一點是怎么回事?其實Is 是不等于Id的,Is = Id+Igs(Igs在這里是負電流,Cgs的放電電流如下圖),那A,B 兩點波形,就容易解釋了。

Id比Is大,是由于IS疊加了一個反向電流,所以出現Is下降拐點。顯然要改善這個電流凹陷可以換開關MOS管型號來調節。

看了上面Id的電流波形后問題又來了,mos關斷時ID的電流為何會出現負電流?如下圖

MOS關斷時,漏感能量流出給Coss充到高點,即Vds反射尖峰的頂點上。到最高點后Lk相位翻轉,Coss反向放電,這時電流流出,也就是Id負電流部份的產生。

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原文標題:典型開關MOS電流波形的精細剖析

文章出處:【微信號:dianyuankaifa,微信公眾號:電源研發精英圈】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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