反激開關MOSFET源極流出的電流精細剖析

反激開關MOSFET 源極流出的電流(Is)波形的轉折點的分析 。


反激開關MOSFET源極流出的電流精細剖析

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很多工程師在電源開發調試過程中 , 測的的波形的一些關鍵點不是很清楚 , 下面針對反激電源實測波形來分析一下 。
問題一 , 一反激電源實測Ids電流時前端有一個尖峰(如下圖紅色圓圈里的尖峰圖) , 這個尖峰到底是什么原因引起的?怎么來消除或者改善?
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大家都知道這個尖峰是開關MOS開通的時候出現的 , 根據反激回路 , Ids電流環為Vbus經變壓器原邊、然后經過MOS再到Vbus形成回路 。 本來原邊線圈電感特性 , 其電流不能突變 , 本應呈線性上升 , 但由于原邊線圈匝間存在的分布電容(如下圖中的C) , 在開啟瞬間 , 使Vbus經分存電容C到MOS有一高頻通路 , 所以形成一時間很短尖峰 。
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經分析 , 知道此尖峰電流是變壓器的原邊分布參數造成 , 所以要從原邊繞線層與層指尖間著手 , 可以加大間隙來減少耦合 , 也可以盡量設計成單層繞組 。
例如變壓器盡量選用Ae值大的 , 使設計時繞組圈數變少減少了層數 , 從而使層間電容變小 。 也可減少線與線之間的接觸面 , 達到減少分布電容的目的 。 如三明治繞法把原邊分開對此尖峰有改善 , 還能減少漏感 。 當然 , 無論怎樣不能完全避免分布電容的存在 , 所以這個尖峰是不能完全消除的 。 并且這個尖峰高產生的振蕩 , 對EMI不利 , 實際工作影響倒不大 。 但如果太高可能會引起芯片過流檢測誤觸發 。
所以電源IC內部都會加一個200nS-500nS的LEB Time , 防止誤觸發 , 就是我們常說的消隱 。
問題二 , 開關MOS關端時 , IS電流波形上有個凹陷(如下圖紅色圈內的電流波形的凹陷)這是怎么回事?怎么改善?
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說這個原因之前先對比下mos漏極電流Id與mos源極電流Is的波形 。
實測Id波形如下
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實測Is波形如下
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從上面的這兩個圖中看出 , ID比IS大一點是怎么回事?其實Is 是不等于Id的 , Is = Id+Igs(Igs在這里是負電流 , Cgs的放電電流如下圖) , 那A,B 兩點波形 , 就容易解釋了 。
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Id比Is大 , 是由于IS疊加了一個反向電流 , 所以出現Is下降拐點 。 顯然要改善這個電流凹陷可以換開關MOS管型號來調節 。
看了上面Id的電流波形后問題又來了 , mos關斷時ID的電流為何會出現負電流?如下圖
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MOS關斷時 , 漏感能量流出給Coss充到高點 , 即Vds反射尖峰的頂點上 。 到最高點后Lk相位翻轉 , Coss反向放電 , 這時電流流出 , 也就是Id負電流部份的產生 。
【反激開關MOSFET源極流出的電流精細剖析】