電池供電離線UPS逆變器

　　在中壓應(yīng)用中，飛兆半導(dǎo)體的PowerTrench MOSFET技術(shù)是針對此類逆變器的不錯的解決方案。

　　相比于相同MOSFET，其開通損耗也降低了約20%，如圖5所示。該體二極管具有較低的tRR和QRR。根據(jù)表1，低QGD/QGS比提高了逆變器的可靠性。這種MOSFET技術(shù)支持離線UPS逆變器。

　　開關(guān)電源市場

　　通過結(jié)合改進(jìn)的電源電路拓?fù)浜透拍钆c改進(jìn)的低損耗功率器件，開關(guān)電源行業(yè)在提高功率密度、效率和可靠性方面，正在經(jīng)歷革命性的發(fā)展。移相-脈寬調(diào)制-零電壓開關(guān)-全橋（PS-PWM-FB-ZVS）和LLC諧振轉(zhuǎn)換器拓?fù)淅肍RFET MOSFET作為功率開關(guān)實現(xiàn)了這些目標(biāo)。LLC諧振轉(zhuǎn)換器通常用于較低功率應(yīng)用，而PS-PWM-FB-ZVS則用于較高功率應(yīng)用。這些拓?fù)渚哂幸韵聝?yōu)勢：減少了開關(guān)損耗；減少了EMI；相比準(zhǔn)諧振拓?fù)錅p少了MOSFET應(yīng)力；由于增加了開關(guān)頻率，提高了功率密度，因而減小了散熱器尺寸和變壓器尺寸。

　　用于移相全橋PWM-ZVS轉(zhuǎn)換器和LLC諧振轉(zhuǎn)換器應(yīng)用的MOSFET要求包括：具有較低tRR和QRR以及最佳軟度的快速軟恢復(fù)體二極管MOSFET，這能提高dv/dt和di/dt抗擾性，降低二極管電壓尖峰，并增加可靠性；低QGD和QGD對QGS之比：在輕載下，將出現(xiàn)硬開關(guān)，并且高CGD*dv/dt會引起擊穿；在關(guān)斷和導(dǎo)通期間，柵極內(nèi)部較低的分布ESR對ZVS關(guān)斷和不均勻電流分布有益；輕載下，低COSS可擴(kuò)展ZVS開關(guān)，此時 ZVS開關(guān)變?yōu)橛查_關(guān)，低COSS將減少硬開關(guān)損耗；該拓?fù)涔ぷ髟诟哳l下，需要優(yōu)化的低CISS MOSFET。

　　以上應(yīng)用推薦使用FRFET、UniFET II和SupreMOS MOSFET。常規(guī)MOSFET體二極管會引起失效。例如SupreMOS MOSFET FRFET MOSFET（FCH47N60NF）就適用于此拓?fù)洌驗閠RR和QRR已有改進(jìn)。另外，會引起失效的活躍二極管也已改進(jìn)。

　　離線式AC/DC

　　通常，AC電源經(jīng)整流輸入大電容濾波器，且從該電源抽取的電流為大振幅窄脈沖，該級形成了SMPS的前端。大振幅電流脈沖將產(chǎn)生諧波，而引起對其它設(shè)備的嚴(yán)重干擾，并減少可以獲得的最大功率。失真的線路電壓將引起電容器過熱、電介質(zhì)應(yīng)力和絕緣過壓；失真的線路電流將增加配電損耗，并減少可用功率。利用功率因數(shù)校正，可以確保符合管理規(guī)范，減少因上述應(yīng)力而導(dǎo)致的器件失效，并通過增加從電源獲得的最大功率，改進(jìn)器件效率。

　　功率因數(shù)校正是一種使輸入盡可能變成純阻性的方法。與典型的SMPS只有0.6到0.7的功率因數(shù)值相比，這非常令人滿意，因為電阻具有整功率因數(shù)。這使得配電系統(tǒng)能夠以最高效率運行。

　　功率因數(shù)控制升壓開關(guān)的要求包括：

　　低QGD×RSP品質(zhì)因數(shù)。QGD和CGD會影響開關(guān)速率，低CGD和QGD會減少開關(guān)損耗，低RSP會減少傳導(dǎo)損耗。

　　對于硬開關(guān)和ZVS開關(guān)，低COSS將減少關(guān)斷損耗。

　　低CISS將減少柵極驅(qū)動功率，因為PFC通常工作在100KHz以上的某個頻率。

　　高dv/dt抗擾能力以實現(xiàn)可靠運行。

　　如果需要MOSFET并聯(lián)，高柵極閾值電壓（VTHGS）（3~5V）可以提供幫助，并且其提供的抗擾性可經(jīng)受dv/dt狀況再次出現(xiàn)帶來的影響。

　　動態(tài)開關(guān)期間，MOSFET寄生電容的突變會導(dǎo)致柵極振蕩，而增加?xùn)艠O電壓。這會影響到長期的可靠性。

　　柵極ESR非常重要，因為高ESR會增加關(guān)斷損耗，尤其是在ZVS拓?fù)渲小?/p>

　　針對這一應(yīng)用，推薦使用UniFET、UniFET II、常規(guī)SuperFET和SupreMOS MOSFET。FCH76N60N是市場上采用TO-247封裝、具有最低RDS（ON）的超級結(jié)MOSFET之一。通過SupreMOS技術(shù)，設(shè)計工程師可以提高效率和功率密度。FCP190N60是最新加入到SuperFET II系列MOSFET的產(chǎn)品。相比SuperFET I MOSFET，RSP改善了1/3，使之成為離線AC-DC應(yīng)用的理想選擇。

　　次級側(cè)同步整流：同步整流也被稱為“有源”整流，它采用MOSFET替代二極管。同步整流用于提升整流效率。通常，二極管的壓降會在0.7V至1.5V之間變化，而在二極管中產(chǎn)生較高功率損耗。在低壓DC/DC轉(zhuǎn)換器中，該壓降非常顯著，將導(dǎo)致效率下降。有時會使用肖特基整流器來代替硅二極管，但由于電壓升高，其正向壓降也將增加。在低壓轉(zhuǎn)換器中，肖特基整流無法提供足夠的效率，因而這些應(yīng)用需要同步整流。

　　現(xiàn)代MOSFET的RSP已經(jīng)顯著減小，并且MOSFET的動態(tài)參數(shù)也已得到優(yōu)化。當(dāng)二極管被替換為這些有源受控MOSFET，便可實現(xiàn)同步整流。如今的MOSFET能夠僅有幾毫歐的導(dǎo)通電阻，并且可以顯著降低MOSFET的壓降，即便是在大電流下。相比二極管整流，這顯著地提高了效率。同步整流不是硬開關(guān)，它在穩(wěn)態(tài)下具有零電壓轉(zhuǎn)換。在導(dǎo)通和關(guān)斷期間，MOSFET體二極管導(dǎo)通，使得MOSFET的壓降為負(fù)，并引起CISS增加。由于這種軟開關(guān)，柵極恒壓（plateau）轉(zhuǎn)變?yōu)榱悖瑥亩行У販p少了柵極電荷。

　　以下是對同步整流的某些主要要求：低RSP；低動態(tài)寄生電容：這減少了柵極驅(qū)動功率，因為同步整流電路通常工作在高頻下；低QRR和COSS減少了反向電流，當(dāng)此拓?fù)涔ぷ髟诟唛_關(guān)頻率下會成為一個問題，在高開關(guān)頻率下，此反向電流充當(dāng)了大漏電流；需要低tRR、QRR和軟體二極管來避免瞬時擊穿并降低開關(guān)損耗。導(dǎo)通為零電壓開關(guān)。在MOSFET通道關(guān)斷后，體二極管再次導(dǎo)通，當(dāng)次級電壓反向時，體二極管恢復(fù)，這將增加擊穿的風(fēng)險。活躍二極管可能需要在每個MOSFET上跨接一個緩沖電路；低QGD/QGS比。

　　采用飛兆半導(dǎo)體PowerTrench技術(shù)，RSP、COSS、CRSS、和QGD/QGS比均得以降低。PowerTrench MOSFET推薦用于次級有源整流。對于相同RDS（ON），PowerTrench的晶圓尺寸大約減小了30%，RSP減少了30%，因而在同步整流中降低了傳導(dǎo)損耗。