反激开关MOSFET源极流出的电流精细剖析

反激开关MOSFET 源极流出的电流(Is)波形的转折点的分析 。


反激开关MOSFET源极流出的电流精细剖析

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很多工程师在电源开发调试过程中 , 测的的波形的一些关键点不是很清楚 , 下面针对反激电源实测波形来分析一下 。
问题一 , 一反激电源实测Ids电流时前端有一个尖峰(如下图红色圆圈里的尖峰图) , 这个尖峰到底是什么原因引起的?怎么来消除或者改善?
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大家都知道这个尖峰是开关MOS开通的时候出现的 , 根据反激回路 , Ids电流环为Vbus经变压器原边、然后经过MOS再到Vbus形成回路 。 本来原边线圈电感特性 , 其电流不能突变 , 本应呈线性上升 , 但由于原边线圈匝间存在的分布电容(如下图中的C) , 在开启瞬间 , 使Vbus经分存电容C到MOS有一高频通路 , 所以形成一时间很短尖峰 。
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经分析 , 知道此尖峰电流是变压器的原边分布参数造成 , 所以要从原边绕线层与层指尖间着手 , 可以加大间隙来减少耦合 , 也可以尽量设计成单层绕组 。
例如变压器尽量选用Ae值大的 , 使设计时绕组圈数变少减少了层数 , 从而使层间电容变小 。 也可减少线与线之间的接触面 , 达到减少分布电容的目的 。 如三明治绕法把原边分开对此尖峰有改善 , 还能减少漏感 。 当然 , 无论怎样不能完全避免分布电容的存在 , 所以这个尖峰是不能完全消除的 。 并且这个尖峰高产生的振荡 , 对EMI不利 , 实际工作影响倒不大 。 但如果太高可能会引起芯片过流检测误触发 。
所以电源IC内部都会加一个200nS-500nS的LEB Time , 防止误触发 , 就是我们常说的消隐 。
问题二 , 开关MOS关端时 , IS电流波形上有个凹陷(如下图红色圈内的电流波形的凹陷)这是怎么回事?怎么改善?
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说这个原因之前先对比下mos漏极电流Id与mos源极电流Is的波形 。
实测Id波形如下
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实测Is波形如下
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从上面的这两个图中看出 , ID比IS大一点是怎么回事?其实Is 是不等于Id的 , Is = Id+Igs(Igs在这里是负电流 , Cgs的放电电流如下图) , 那A,B 两点波形 , 就容易解释了 。
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Id比Is大 , 是由于IS叠加了一个反向电流 , 所以出现Is下降拐点 。 显然要改善这个电流凹陷可以换开关MOS管型号来调节 。
看了上面Id的电流波形后问题又来了 , mos关断时ID的电流为何会出现负电流?如下图
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MOS关断时 , 漏感能量流出给Coss充到高点 , 即Vds反射尖峰的顶点上 。 到最高点后Lk相位翻转 , Coss反向放电 , 这时电流流出 , 也就是Id负电流部份的产生 。
【反激开关MOSFET源极流出的电流精细剖析】