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如何优化PCB设计提高超级结型MOSFET的性能

发布时间:2019/06/01 方案开发 浏览次数:125

  为了驱动一个快速开关的超结MOSFET,有必要了解封装和PCB设计布局寄生对开关性能的影响,以及PCB设计布局调整对超级结使用的影响。电子方案开发有一只技术一流开发队伍,主要面向嵌入式设备集成商或者制造商提供嵌入式图形中间件软件、嵌入式关键应用软件及相关开发工具产品。主要采用击穿电压为500~600V的超结MOSFET。在这些额定电压中,行业标准TO-220、TO-247、TO-3P和TO-263是应用最广泛的封装。封装对性能的影响有限,因为内部栅极和源绑定线路长度是固定的。只有管脚的长度可以改变,以减少源电感的封装。

  如图1(A)所示,10nH的典型引线电感看起来不大,但这些MOSFET的di/dt很容易达到500A!假设di/dt为500A/s,10nH引线电感上的电压为VIND=5V,10nH引线电感的关断di/dt为1000A/s,则可产生VIND=10V的电压。电子产品方案公司各种新型智能化硬件也越来越多地涌入到我们的生活当中,完善的专业电子产品方案设计出更出色的产品,必将成为新时代人们的心仪选择。大多数应用和设计没有考虑到这个额外的电感也会产生电压,但这不应该被忽视。上述简单的计算表明,必须将封装的总源电感,即引线电感和管脚电感降到可接受的值。噪声的另一个来源是布局寄生效应。有两个可见的布局寄生效应:寄生电感和寄生电容。1 cm布线的电感为6~10nH,可通过在PCB顶部增加一层和在PCB底部增加一层GND层来减小。另一种是寄生电容。图1(B)显示了布局中的电容寄生效应的原理。寄生电容是由两条相似的线或线与地平面的另一侧之间引起的。另一种类型的电容是器件与地平面之间的电容。PCB板两侧的两条平行线不仅增加了电容,而且减小了环路电感,从而降低了电磁噪声辐射。下次你需要一个超级结MOSFET为你的设计,考虑这些布局技巧。由于MOSFET是单极器件,寄生电容是限制开关瞬态的唯一因素。电荷平衡原理降低了特定区域的导通电阻,与标准MOSFET技术相比,相同RDS(ON)下的芯片尺寸更小。图1显示了超结MOSFET和标准平面MOSFET的电容。标准MOSFET的COSS是中等线性的,而超结MOSFET的COSS曲线是高度非线性的。由于高胞密度,超结MOSFET的COSS初始值较高,但在漏源电压约为50V附近的超结MOSFET中,COSS迅速下降,如图2所示。当使用超结MOSFET作为PFC或DC/DC变换器时,这些非线性效应可能会引起电压和电流的振荡。图3示出了简化PFC电路的示意图,该电路包括功率MOSFET内部寄生元件和包含外部耦合电容cgd_ext的外部振荡电路。由布置板产生)。

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