反激开关电源MOS温升(损耗)解决措施

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反激开关电源MOS温升(损耗)解决措施

2024-07-16 13:19:34| 来源: 网络整理| 查看: 265

反激开关电源MOS温升(损耗)解决措施 导通损耗分析交叉损耗分析结电容损耗

导通损耗分析

输入电压规格 对于不同地区,需要确定是窄电压,全电压,一些国外的电压范围和国内的是不一致的。比如日本,欧美就是110AC的电压,当然现在很多产品为了兼容设计,一般会设计全电压范围(90-264V)。如果可以确定具体的应用范围,可以针对这一些需求从而降低和优化成本。同等功率的条件下。输入电压越低,MOS上的电流越大,在MOS-Rds上的损耗也越大。 换Rds更低的MOS 这个是最简单解决导通损耗的办法,不过一般做设计都不会首先考虑这一步。这一步的成本是很高的。如果是个人设计或者学生设计,不需要考虑成本下,一开始就尽量选好的MOS。免去的后面很多麻烦。 加大输入的电解容值 这个是有两个方面的考虑的,一个是得计算满载时输入电解的谷底电压是多少,如果取得比较小,那谷底电压很低的话(开关频率相对于工频频率大很多),这时候输出的功率不变,原边的电流是很大的,要保证变压器不会磁饱和和MOS能承受这个电流,一般峰值电流小于规格书的90%。一般在谷底的时候,电压需要维持IC不会进入欠压保护。加大电容,其实等效为输入电压的提高,U^2/R。一般按照经验1~2u/W。当然这个相对成本来说也是很高的。 漏电流 这部分的损耗基本可以忽略,即使在300V情况的,Rds的漏电流也不过是uA级别的

交叉损耗分析

开通损耗 在这里插入图片描述 在开通的瞬间,Vgs不是马上从0到驱动电压。Cgs之间需要充电,Cgd(米勒电容)带来的米勒平台效应,Vgs会上升到米勒平台,等待Vds下降后,Vgs继续上升直到驱动电压平台。带来的损耗不可忽略 也就是说MOS在开通的瞬间是在线性电阻区。这时候的Rds远远大于导通的Rds。带来的损耗是非常大的。 改善措施可以把Cgs的充电限流电阻改小(这电阻必须要有,不然相当于给一个电容充电,对于驱动电路来说是短路态,电流会非常大)。改小电阻后驱动电流大,上升时间更小,交叉的损耗面积也更小。 还可以选择更强大的驱动IC,一般IC的规格书都会有导通上升时间 关断损耗 和开通损耗一样的,也是存在一个电流和电压的交叠区。关断瞬间,电流不会马上到0,电压不会马上到VDD。这个损耗相对上升损耗是小很多的。改善措施就是把Cgs的电荷迅速放掉。 可以换伏安特性曲线更好的放电二极管,或者用三极管替代放电二极管。具体用三极管替代的电路网上的例子很多。这里不具体放出来了。 软开关 有没有一种拓扑结构是电流和电压没有交叠的呢? 答案是有的,那就是软开关。不过一般用在较大功率的拓扑上比如LLC就是用LC谐振做零电压开通。具体的原理可以看一下别人的,这里主要讲一下损耗的问题。

结电容损耗

更换Coss更小的MOS 我们知道,MOS的开启和关闭需要不断的在结电容中充放电(理想电抗元件不消耗能量但是实际电容会存在ESR(寄生电阻),当电流流过会产生损耗)。所以在单次的充放电,电容越小,电流也会越小。损耗也会小。 降低频率 一定时间内频率越低,Coss充放电次数越少,损耗自然也会少。但是降低频率会带来很多其他的性能下降,这是需要综合考虑的,也或者是需要全局来考虑。 加大RCD的电容 RCD(用于吸收变压器漏感能量,从而降低MOS应力)。Coss电容能量1/2CV^2。电压应力越大,Coss储存能量越多,放电或者充电在ESR中损耗也会大,加大RCD的电容,可以说是把这部分损耗给到了RCD上的C,在R上释放掉,分担一些热量。 改善变压器漏感 如上问所说。MOS应力是由变压器原边漏感组成了。改善变压器漏感自然可以减少MOS的损耗。 注意的点 有一些帖子说还会专门选择一个Coss大的MOS,在EMI方面会有改善。甚至会有一些工程师专门并上电容来解EMI。所以这时候还是需要综合考虑。

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