开关MOSFET损失解析-

1、 开关MOSFET损失解析分類一般、作成征矢康徳、確認征矢康徳、2006年6月27日 目录1.背景与目的P22.工程P53.试验结果P64.结论P84.添付文件一覧P8此文件包含外部信息,未经技术部门上司的允许禁止复制或给与相关以外人员。 此文件包含外部信息,未经技术部门上司的允许禁止复制或给与相关以外人员。 图1.1 US25 开关MOSFET 周边1. 背景与目的图1.1反激转换的开关MOSFET 损失分为导通损失和开关损失以上的2个损失一般可以在MOSFET 电流/电压波形中计算出来。但是从低ON 电阻、大电流的MOSFET 波形中算出的损失与实际温度上升之有误差。从温度上升来判断的话,

2、超过算出损失的可能性很高。此原因可能是MOSFET 端子间寄生电容所影响的。MOSFET 端子间寄生电容如图1.2所示存在于各端子间。这些容量当中Cds 直接影响开关损失。参考:使用AC 适配器US25富士电机製的MOSFET :2SK3502寄生容量值如图1.3所示开关MOSFET 此文件包含外部信息,未经技术部门上司的允许禁止复制或给与相关以外人员。 因2SK3502的Crss(Cdg极小,可以忽略,Coss =Cd s。 2SK2502是TO220, 并不是600V 0.54 10A 和特低的ON 电阻MOSFET 。因考虑到一般的缓冲器吸收电路容量为100330p F ,所以预想会影响

3、开关损失。此寄生容量Turn-on 时的放电电流会影响MOSFET 的损失。从外部测量不到波形。图1.3 富士电机製 2SK3502 电气的特性图1.4 漏极 源极间的容量 Turn-on 时的放电电流外部看不到。 此文件包含外部信息,未经技术部门上司的允许禁止复制或给与相关以外人员。 漏极 、源极间的寄生容量(如图1.4所示有影响开关电流的可能性(图1.5所示图1.5所示的推测:一直以来从开关波形算出的开关损失几乎都是在Turn-off 时发生的,实际也会在Turn-on 时发生的。 一直以来 推测 从开关波形算出的开关损失几乎 外部看不到波形,开关损失是否都是在 都是在Turn-o ff时

4、发生的 T urn-on 时发生的呢?验证:如图1.6所示,并列连接2个MOSFET ,Q2的Turn-on 、Turn-off 时间稍微比Q1的慢,Q1集中Turn-on 时的开关损失,Q2集中Turn-off 时的开关损失。Turn-on 时开关损失: Q1集中Turn-off 时开关损失: Q2集中此时的发热,以根据测量各部的电流波形来推测损失所发生的要因。图1.5 因寄生容量产生不同的漏极电流 从外部看到的漏极电流波形现实中的漏极电流波形(推测图1.6 验证电路 Turn-on,Turn-off 时间较慢 Id(Q1+Q2Q1 ON/OFFQ2 ON/OFF虚线:设想寄生电容的波形Id

5、(Q1Id(Q2图1.7Q1、Q2 各部动作波形以图1.6的电路来推测Q1、Q2各部电流波形(图1.7所示通常看不到Id(Q1+Q2寄生电容流出的电流并列连接Q1和Q2后,错开开关时间就可以看到寄生电容流出的电流。2.工程项目所需工时如表2.1所示。工程详细请参照另页:调查工程表。 此文件包含外部信息,未经技术部门上司的允许禁止复制或给与相关以外人员。電源技術 電源技術 電源技術 電子機器事業部 技術 開発 1 課 实验结果 使用适配器 US25,以图的验证电路来测量，（结果如图所示） 。 测量结果 确认了是由于寄生电容影响开关电流。 Id (Q1+Q2 从外部只能看 到很小的。 通常 Id

6、测量的是 Id (Q1+Q2， 现实 Id (Q1（右侧所示）由于寄生电容 Turn-on 时流出大脉冲状开关的电流。 Id (Q2 波形切换 Id (Q1 大寄生电容的放 电电流。 后，实际较 大。 图 、波形 此文件包含外部信息,未经技术部门上司的允许禁止复制或给与相关以外人员。 6 of 8 電源技術 電源技術 電源技術 電子機器事業部 技術 開発 1 課 Turn-off 瞬间扩大的波形如图 所示 Id (Q1+Q2 可以看见开关 的损失 测量结果 确认了是由于寄生容量影响开关电流。 Id (Q2 实际是寄生容 通常 Id 能看到的是 Id (Q1+Q2。 如果只能看到此波形的话，那么

7、电压的减少和 增加会同时引起，发生开关损失。 但是，如果看到 Id (Q1的话，为 OFF 的 Q1 也会在同一时间流出电流，这也是寄生电容的 充电电流 量的充电电流。 Id (Q1 图 Turn-off 时 、波形 在，中并列追加电容（如下图）后，变更此电容容量测量，的上升温度。 外接 0, 100, 220, 470pF 慢 快 图 温度测量电路样品 此文件包含外部信息,未经技术部门上司的允许禁止复制或给与相关以外人员。 7 of 8 電源技術 電源技術 電源技術 電子機器事業部 技術 開発 1 課 测量结果如图所示 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 進側MOS 遅側MOS 测量结果 快侧发热，容量增加的同时急增。 温度 由于漏极源极间的容量影响发热， 集中快侧。 100 200 300 pF 400 500 图 电容追加时温度上升 结论 主开关的发热寄生电容的影响是最大的。特别是使用等低电阻（寄生容量大） 等更显著。 因为此寄生电容流出的电流波形从外部是看不到的，所以无法算出损失 另外，一般大 Turn-off 时的开关损失是因为波形包含寄生电容的充电电流，所以并不一定