MOSFET的损耗优化方法及其利弊关系

发布时间:2022-01-25 阅读量:1294 来源: 我爱方案网 作者: 我爱方案网整理

通过降低模块电源的驱动频率减少MOSFET的损耗[稍微提一下EMI问题及其解决方案

MOSFET的损耗分析可以看出,开关电源的驱动频率越高,导通损耗、关断损耗和驱动损耗会相应增大,但是高频化可以使得模块电源的变压器磁芯更小,模块的体积变得更小,所以可以通过开关频率去优化开通损耗、关断损耗和驱动损耗,但是高频化却会引起严重的EMI问题。


采用跳频控制方法,在轻负载情况下,通过降低模块电源的开关频率来降低驱动损耗,从而进一步提高轻负载条件下的效率,使得系统在待机工作下,更节能,进一步提高蓄电池供电系统的工作时间,并且还能够降低EMI的辐射问题;


MOSFET的损耗优化方法及其利弊关系

通过降低、来减少MOSFET的损耗


典型的小功率模块电源(小于50W)大多采用的电路拓扑结构为反激形式,典型的控制电路如图3所示;从MOSFET的损耗分析还可以知道:与开 通损耗成正比、与关断损耗成正比;所以可以通过减少 、来减少MOSFET的损耗,通常情况下,可以减小MOSFET的驱动电阻Rg来减少、时间,但是此优化方法却带来严重的EMI问题;以金升阳 URB2405YMD-6WR3产品为例来说明此项问题。


URB2405YMD-6WR3采用10Ω的MOSFET驱动电阻,裸机辐射测试结果如下:


MOSFET的损耗优化方法及其利弊关系


URB2405YMD-6WR3采用0Ω的驱动电阻,裸机辐射测试结果如下:


MOSFET的损耗优化方法及其利弊关系


从两种不同的驱动电阻测试结果来看,虽然都能够通过EN55022的辐射骚扰度的CLASS A等级,但是采用0欧姆的驱动电阻,在水平极化方向测试结果的余量是不足3dB的,该方案设计不能被通过。


通过降低吸收电路损耗来减少损耗


在模块电源的设计过程中,变压器的漏感总是存在的,采用反激拓扑式结构,往往在MOSFET截止过程中,MOSFET的漏极往往存在着很大的电 压尖峰,一般情况下,MOSFET的电压设计余量是足够承受的,为了提高整体的电源效率,一些电源厂家是没有增加吸收电路

(吸收电路如图3标注①RCD吸 收电路和②RC吸收电路)来吸收尖峰电压的。但是,不注意这些吸收电路的设计往往也是导致EMI设计不合格的主要原因。以金升阳URF2405P- 6WR3的吸收电路(采用如图3中的②RC吸收电路)为例:

驱动电阻Rg为27Ω,无RC吸收电路,辐射骚扰度测试结果如下:


MOSFET的损耗优化方法及其利弊关系


驱动电阻为27Ω;吸收电路为电阻R和C 5.1Ω 470pF,辐射骚扰度测试结果如下:


MOSFET的损耗优化方法及其利弊关系


从两种不同的吸收电路方案测试结果来看,不采用吸收电路的方案,是不能通过EN55022辐射骚扰度的CLASS A等级,而采用吸收电路,则可以解决辐射骚扰度实验不通过的问题,通过不同的RC组合方式可进一步降低辐射骚扰。


MOSFET的功耗优化工作实际上是一个系统工程,部分优化方案甚至会影响EMI的特性变化。上述案例中,平衡了电源整体效率与EMI特性,从而进一步优化了电源参数。将电源参数进一步优化,更能兼容客户系统,并发挥真正的电子 系统“心脏”作用,源源不断的输送能量。



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