短路时,MOSFET导通电流非常高,理论上无限高的,工作频率也会降低。下面是在输出短路情况下实际测试的波形,以及仿真的波形,可以看到,实测波形和仿真波形几乎无差别。
因为发生短路时,谐振回路中激磁电感Lm被旁路。LLC谐振变换器可以简化为由Cr和Lr组成的谐振电路,短路时次级二极管在CCM模式下连续导通。短路状态下的工作模式几乎与过载状态下一样,短路的波形与过载下的电流波形也类似,但是短路状态更糟糕,因为流经开关体二极管的反向恢复电流更大。这样会使MOSFET结温更高,更容易失效。
针对以上容易失效的几种常见的工作模式,我们可以提出下面几种解决方案:
- 选择具有较小输出电容Coss的MOSFET;
- 选择合适的死区时间;
- 在启动时增加开关频率;
- 选择具有快恢复体二极管的MOSFET,比如INFINEON的CFD系列CoolMOS
- 为了解决过流或者短路的情况下,可以采用分裂电容和钳位二极管的方案,就像这个电路中的方案,在每个谐振电容上并联一个二极管。
下面是MOS管应用的其他注意事项:
1)针对器件降额设计使用
如果器件结温每升高10℃,失效率大约增大一倍
对于Vgs为20V额定值的MOSFET,当应用到16V以上时,栅极失效率将显著上升。
如果Vds电压多降额5%,将会使失效率下降5~10倍。(尤其是高压MOSFET)
2)针对MOS管的驱动设计
Vgs驱动电压通常选12V左右,如果太高也可能导致关断速度降低或者损伤栅氧化层。
驱动脉冲应该前、后沿陡峭,无振荡和毛刺。为避免栅极悬浮,一般在G、S之间并联一个10K左右的电阻,同时做静电泄放之用;
3)针对MOS管的并联使用
由于功率MOSFET的导通内阻Rdson呈正温度系数,所以特别适合并联使用,用来对功率进行扩展。尽量选取驱动门槛电压,跨导、Rdson一致的器件,并联使用的器件的Rdon差别不宜超过20%;在电流分配不均的情况下,保证负担最重的器件处于安全水平之内。
4)针对温度条件对电气参数的影响
栅极驱动电压门槛值是负温度系数,在高温的时候会降低,需要在高温时特别注意误导通的发生;Rdson是正温度系数,高温下估算通态损耗和温升时要加以注意;器件耐压值Vds也是正温度系数,低温下器件耐压降低,在低温时要注意余量;
5)针对生产加工过程中的要点
需要注意ESD防护,另外就是在生产加工中的机械应力也需要注意,防止出现应力损伤。
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文章转载自:达尔闻说
文章来源于:【收藏】一文学会功率MOSFET
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