Elektronik tasarım - Süper bağlantı MOSFET için PCB tasarımı iyileştirin mi?

Son zamanlarda PCB tasarım trenlerine dayanarak, etkileşimliliğini geliştirmek önemli bir hedef oldu ve daha iyi EMI için yavaş değiştirme cihazlarını kullanmanın ticareti değerli değildir. Süper birleşme uygulamaların planlama MOSFET'lerin başına geçirmek zor olduğu uygulamalarda etkileşimliliğini geliştirebilir. tradisyonel planar MOSFET teknolojiyle karşılaştırıldığında, süper bağlantı MOSFET dirençliği ve parazitik kapasitesini önemli olarak azaltır. Etkileşimliliğini geliştirmek için parazitik kapasitenin önemli azaltması ve parazitik kapasitenin azaltması, voltaj (dv/dt) ve ağırlık (di/dt) değiştirmesi de hızlı oluşturur ve yüksek frekans sesi ve radyasyonlu EMI oluşturur.

Hızlı değiştirme süper bağlantı MOSFET sürücüsü için paket ve PCB tasarım düzenleme parazitlerinin etkisini değiştirmek üzere değiştirme performansına, PCB tasarım düzenlemelerini de süper bağlantılar kullanmak için yapılmış ayarlamalarını anlamak gerekir. Çoğunlukla 500-600V kırılma voltasyonuyla süper bağlantı MOSFET kullanılır. Bu voltaj değerleri arasında, endüstri standartları TO-220, TO-247, TO-3P ve TO-263 en geniş kullanılan paketler. Çünkü iç kapı ve kaynak bağlama kablo uzunluğu düzenlenmiş. Sadece başlığın uzunluğu paketin kaynak etkisini azaltmak için değiştirilebilir.

10nH'in tipik önlük indukatörü büyük görünmüyor ama bu MOSFET'lerin di/dt'i kolayca 500A/μ'e ulaşabilir! di/dt'in 500A/μ olduğunu tahmin ediyorsanız, 10 nH lider induktansının voltasyonu VIND=5V'dir; 10 nH lider induktansının kapatılması 1,000A/μ'dir. Bu VIND=10V voltajı oluşturabilir. Çoğu uygulamalar ve tasarımlar bu eklendirme etkinliği de voltaj oluşturacaktır, fakat bu ihmal edilemez. Yukarıdaki basit hesaplama, paketin toplam kaynak indukatörü, yani bağ kablosu ve pin indukatörü, kabul edilebilir bir değere azaltılması gerektiğini gösteriyor. Sesin başka bir kaynağı parasitik düzenlemedir. İki görünümlü düzenleme parazitik var: parazitik indukatör ve parazitik kapasitesi. 1cm izlerinin incelemesi 6-10nH. Bu induktans PCB'nin üstünde bir katı ve PCB'nin altında bir GND katı ekleyerek azaltılabilir. Diğer tip parazitik kapasitesi.

Düzendeki kapasitetli parazitik prensipi. Parazitik kapasitesi, diğer tarafta iki yakın izler veya bir izler ve toprak uça ğı arasında neden oluyor. Başka bir tür kapasite aygıt ve toprak uçağı arasındaki kapasitetidir. PCB tahtasının her iki tarafında paralel çalışan kablolar kapasitet arttırır ve döngü induktansını azaltır, bu yüzden elektromagnetik ses radyasyonunu azaltır. Lütfen bu dizaynınızın bir dahaki sefere süper bağlantı MOSFET gerektiğinde bu dizayn tiplerini düşünün.

Paketlendirme ve düzenleme içindeki parazitik komponentler

Çünkü MOSFET tek poler bir aygıtıdır, parasitik kapasitet geçici değiştirmek için tek sınırlama faktördür. Özel bir bölge direnişini azaltır ve standart MOSFET teknolojisi ile karşılaştırır, aynı RDS (ON) altındaki çip boyutu daha küçük. Şekil 1, süper birleşme MOSFET ve standart planar MOSFET'nin kapasitesini gösteriyor. Standart MOSFET Coss'in ortalamadan lineer bir ilişkisi var. Süper-bağlantı MOSFET'nin Coss kurşunu çok lineer olmayan bir ilişkisi gösteriyor. Yüksek hücre yoğunluğunun yüzünden, Süper-birleşme MOSFET'nin başlangıç değeri yüksektir, fakat süper-birleşme MOSFET'de, Coss yaklaşık 50V'nin drain kaynağı voltajının yakınlarında hızlı düşecek. Süper-birleşme MOSFET PFC veya DC/DC dönüştürücülere kullanıldığında, bu çizgi etkiler voltaj ve şu anda oscilasyon olabilir. Görüntü 3, PFC devresinin basitleştirilmiş bir şematik diagram ını gösterir, MOSFET gücünün iç parazitik elementleri ve dış bir osilatör devresinin dahil. Dışarı osilatör devresi, dizim tarafından getirilen dış bağlantı kapasitesini (Cgd_ext) içeriyor.

Planar MOSFET ve süper bağlantı MOSFET arasındaki çıkış kapasitesinin karşılaştırılması

Genelde konuşurken, MOSFET'nin değiştirme özelliklerini etkileyecek çoklu oscillatör devreleri var, iç ve dış oscillatör devreleri de dahil. PFC devrelerinde, L, Co ve Dboost induktor, çıkış kapasitörü ve diodu arttırır. Cgs, Cgd_int ve Cds, MOSFET gücünün parasitik kapasitesi. Ld1, Ls1 ve Lg1, MOSFET gücünün sürücü, kaynak ve kapı bağlama kabloları ve pin indukatörüdür. Rg_int ve Rg_ext, MOSFET gücünün iç kapısının dirençliğidir ve devreğin dış kapısının dirençliğidir. Cgd_ext devreğin parasitik kapı drain kapasitesindir. LD, LS ve LG, basılı devre tahtasının (PCB) kaynağı, kaynağı ve kapı izlerinin yol gösterileri. MOSFET kapatıldığında veya kapatıldığında, kapı parasitik oscilasyon kapı-drain kapasitesi Cgd ve kapı lideri Lg1 tarafından rezonant devrelerinde oluşar.

Resonans durumunun altında (Ï 13x17L=1/Ï × 137C), kapıda oluşturduğu oscillating voltaj ve kaynak voltajından daha büyük. Resonans değişimlerinden sebep olan voltaj oscilasyonu kalite faktöre, Q (=Ï×137L/R=1/Ï×137CR) bağlı. MOSFET kapatıldığında, drain parasitik induktans (LD+Ld1), kapı-drain kapasitesi Cgd ve kapı lider induktans Lg1 ağ kapıyı oscillatma voltasyonu neden ediyor. Kapı dirençliği (RG-ext.+Rg_int) çok küçük olursa, Q büyük olur. Ayrıca, LS üzerinde voltaj düşüyor ve Ls1'in kaynaklı yolculuk indukatörü kapı kaynağı voltajında oscillatiyonlar oluşturur. Parazitik oscilasyon kapı kaynağı bozulmasına neden olabilir, fakir EMI, büyük değiştirme kaybına neden olabilir, kapı kontrol başarısızlığına neden olabilir ve MOSFET başarısızlığına bile neden olabilir.

Süper bağlantı MOSFET'nin performansını negatif etkileri olmadan arttırmak için devre tasarımını iyileştirmek çok önemli.