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组建可靠系统 电源模块设计分析(组图)
 
慧聪网   2006年4月3日9时34分   信息来源:21IC    



    同步降压转换器的击穿现象

    负载点电源供应系统 (POL) 或使用点电源供应系统 (PUPS) 等供电系统都广泛采用同步降压转换器 (图3)。这种同步降压转换器采用高端及低端的 MOSFET 取代传统降压转换器的箝位二极管,以便降低负载电流的损耗。

    图3:

同步降压转换器

同步降压转换器

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    工程师设计降压转换器时经常忽视“击穿”的问题。每当高端及低端 MOSFET 同时全面或局部启动时,便会出现“击穿”的现象,使输入电压可以将电流直接输送到接地。

    击穿现象会导致电流在开关的一瞬间出现尖峰,令转换器无法发挥其最高的效率。我们不可采用电流探头测量击穿的情况,因为探头的电感会严重干扰电路的操作。我们可以检查两个场效应晶体管 (FET) 的门极/源极电压,看看是否有尖峰出现。这是另一个检测击穿现象的方法。(上层 MOSFET 的门极/源极电压可以利用差分方式加以监测。)

    我们可以利用以下的方法减少击穿现象的出现。

    采用设有“固定死区时间”的控制器芯片是其中一个可行的办法。这种控制器芯片可以确保上层 MOSFET 关闭之后会出现一段延迟时间,才让下层 MOSFET 重新启动。这个方法较为简单,但真正实行时则要很小心。若死区时间太短,可能无法阻止击穿现象的出现。若死区时间太长,电导损耗便会增加,因为底层场效应晶体管内置的二极管在整段死区时间内一直在启动。由于这个二极管会在死区时间内导电,因此采用这个方法的系统效率便取决于底层 MOSFET 的内置二极管的特性。

    另一个减少击穿的方法是采用设有“自适应死区时间”的控制器芯片。这个方法的优点是可以不断监测上层 MOSFET 的门极/源极电压,以便确定何时才启动底层 MOSFET。

    高端 MOSFET 启动时,会通过电感感应令低端 MOSFET 的门极出现 dv/dt 尖峰,以致推高门极电压 (图4)。若门极/源极电压高至足以将之启动,击穿现象便会出现。

 
 
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