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    PCB抄板兩側的兩條和走線可以增加電容

    作者:PCB    來源:未知    發布時間:2018-11-19 07:37    瀏覽量:
    根據最近的趨勢,效率提升是一個關鍵目標,而降低開關設備以獲得更好EMI的權衡并不值得。在平面MOSFET不能勝任任務的應用中,超結提高了效率。與傳統的平面MOSFET技術相比,超結MOSFET可以顯著降低導通電阻和寄生電容。
     
    PCB抄板板兩側的兩條和走線可以增加電容,同時還可以降低電路電感,從而減少電磁噪聲輻射。
     
    當您需要超結MOSFET用于下一個設計時,請考慮這些布局提示。
     
    封裝和布局中的寄生元件由于MOSFET是單極器件,因此寄生電容是開關瞬態的唯一限制因素。電荷平衡原理降低了特定區域的導電電阻,同一RDS(on)下的芯片尺寸小于標準MOSFET技術。圖1顯示了超結MOSFET和標準平面MOSFET的電容。標準MOSFET的Coss是中等線性變化關系,而超結MOSFET的Coss曲線呈現高度非線性關系。由于高單元密度,超結MOSFET的Coss初始值較高,但在Super Knot MOSFET中,接近50V漏電源電壓時,coss會迅速下降,如圖2所示。這些非線性效應可以當將超結MOSFET應用于PFC或DCS / DC轉換器時,會導致電壓和電流振蕩。
     
    PCB抄板板兩側的兩條和走線可以增加電容導通電阻的顯著降低和寄生電容的減小,同時有助于提高效率,還導致電壓(DV / DT)和電流(DI / DT)的快速切換轉換,從而導致高頻噪聲和輻射EMI 。要驅動快速開關超結MOSFET,重要的是要了解封裝和PCB布局的寄生效應對開關性能的影響,以及使用超結的PCB布局調整。主要使用擊穿電壓為500-600v的Super knot MOSFET。在這些電壓額定值中,工業標準TO-220,TO-247,to-3p和TO-263是最廣泛使用的封裝。封裝對性能的影響有限,因為內部柵極和源極綁定線的長度是固定的。只能改變引腳的長度以減小封裝的源極電感。如圖1(a)所示,10nH的典型引線電感看起來不小,但這些MOSFET di / dt可以輕松達到500a /μs!假設DI / DT上500a /μs,10nh引線電感的電壓為vind = 5v,而10nH引線電感的關斷di / dt為1,000a /μs,vind電壓= 10v即可生成。大多數應用和設計沒有考慮到這個附加電感也產生電壓的事實,但這不容忽視。上述簡單計算表明,封裝的總源極電感,即綁定線和引腳電感必須降低到可接受的值。另一個噪聲源是布局寄生效應。有兩種類型的可見布局寄生效應:寄生電感和寄生電容。 1cm布線的電感為6-10NH,可以通過在PCB頂部添加一層并在PCB底部添加GND層來減少。另一種是寄生電容。圖1(b)顯示了布局中電容寄生效應的原理。寄生電容是由兩條閉合線之間或另一側的線與接地層之間引起的。另一個電容器是器件和接地層之間的電容器。 如何實現更小PCB板面積上實現更高的功率密度
     
    圖3示出了PFC電路的簡化示意圖,PCB抄板包括功率MOSFET的內部寄生元件和外部振蕩電路,外部振蕩電路包含布板的外部耦合電容cgd_ext。
    平面MOSFET和超結MOSFET輸出電容的比較
     
    圖2:PCB抄板平面MOSFET和超結MOSFET的輸出電容比較通常,有多個振蕩電路會影響MOSFET的開關特性,包括內部和外部振蕩電路。在圖3中的PFC電路中,L,CO和Dboost分別是電感器,輸出電容器和升壓二極管。 Cgs,Cgd_int和CD是功率MOSFET的寄生電容。 LD1,LS1和LG1是功率MOSFET的漏極,源極和柵極狀態對齊,以及引腳電感。 Rg_int和Rg_ext是功率MOSFET的內部柵極電阻和電路的外部柵極驅動電阻。 Cgd_ext是電路的寄生柵極 - 漏極電容器。 LD,LS和LG是印刷電路板(PCB)的漏極,源極和柵極布線雜散電感器。
     

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