如何調整PCB布局以降低超級結MOSFET輻射(3)
發布時間:2014-05-15 責任編輯:sherryyu
本文接著上次的Why用超級結MOSFET時柵極會振蕩?如何解決? 來繼續為大家講解如何調整PCB布局以降低超級結MOSFET輻射。
最大限度降低器件和印刷電路板(PCB)的寄生電感和電容是重要的設計考慮因素,可減少不希望的噪聲。要在不同應用中驅動快速開關超級結MOSFET,必須對器件寄生效應影響和PCB布局寄生效應影響都了解。設計適合快速開關超級結MOSFET的柵極驅動電路時有許多因素需考慮。關於最大限度減少不必要的噪聲有幾項主要準則。
在某些情況下,比如輸入電壓瞬變或短路,MOSFET所承受的高di/dt和dv/dt可能會導致開關特性異常或器件損壞。圖1顯示的是關斷瞬態期間PFC電路中超級結MOSFET的(de)振(zhen)蕩(dang)波(bo)形(xing)。器(qi)件(jian)和(he)電(dian)路(lu)板(ban)中(zhong)的(de)寄(ji)生(sheng)元(yuan)件(jian)毫(hao)無(wu)疑(yi)問(wen)是(shi)引(yin)起(qi)不(bu)必(bi)要(yao)振(zhen)蕩(dang)和(he)噪(zao)聲(sheng)的(de)主(zhu)要(yao)原(yuan)因(yin)。在(zai)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia),增(zeng)大(da)柵(zha)極(ji)電(dian)阻(zu)能(neng)夠(gou)抑(yi)製(zhi)峰(feng)值(zhi)漏(lou)源(yuan)極(ji)電(dian)壓(ya)並(bing)防(fang)止(zhi)由(you)超(chao)級(ji)結(jie)MOSFET的引腳電感和寄生電容引起的柵極振蕩。而且還能在導通和關斷期間減緩電壓上升速率(dv/dt)和電流上升速率(di/dt)。不利的是,額外的外部柵極電阻也會影響MOSFET中的開關損耗。隨著工作開關頻率增大,控製開關損耗就很重要了,因為器件必須達到目標應用所要求的最高效率。

圖1:使用超級結MOSFET的PFC電路的劇烈振蕩波形
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避免振蕩的另一種重要方法是最大限度降低器件和電路板的電感。正確配置柵極驅動電路對於操作MOSFET的同時最大限度減少不必要噪聲非常重要。有兩種柵極驅動器可以考慮。(a)柵極驅動電路最適合快速可變導通和關斷。盡管實施起來更為簡單,但快速關斷瞬態和較大的柵極關斷環路仍可形成高di/dt,造成源極電感上的高壓降(Ldi/dt)會引起柵極振蕩。從而帶來一些副作用,比如出現電壓/電流尖峰或EMI性能惡化。另一種快速導通和快速關斷的柵極驅動電路是(b)PNP晶體管關斷柵極驅動電路。該更為有效的配置可最大限度降低較小柵極驅動環路中的源極電感,而且仍能實現快速關斷。

圖2:柵極驅動電路和布局
要實現平衡,重要的是要具有優化的柵極驅動電路,因為功率MOSFET是柵極控製型器件。下列建議對於實現高效率(無電壓尖峰)和低電磁幹擾(因快速開關MOSFET產生)非常重要。
快速超級結MOSFET的布局準則概要
●要實現超級結MOSFET的最佳性能,需要優化的布局
●柵極驅動器和Rg必須盡可能地靠近MOSFET柵極引腳。
●將電源GND 和柵極驅動器GND分開。
●最大限度降低PCB上的寄生電容Cgd和源極電感。
●對於並聯超級結MOSFET,必須采用對稱布局。
●通過增大Rg或使用鐵氧體磁珠減緩dv/dt和di/dt
相關閱讀:
如何調整PCB布局?降低超級結MOSFET輻射、提高效率
http://www.0-fzl.cn/emc-art/80022686
Why用超級結MOSFET時柵極會振蕩?如何解決?
http://www.0-fzl.cn/emc-art/80022700
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