采用ST F7 LV MOSFET技术的单片肖特基二极管:提高应用性能

IV.在电桥拓扑中改进开关特性

在电桥拓扑内，反向恢复过程从下桥臂开关管（图7中的Q2）续流结束时开始，到上桥臂开关管（图7中的Q1）开始导通时终止。最终的恢复电流加到上桥臂电流内 (如第2页所述)。连同上桥臂开关管上的额外电流，下桥臂反向恢复过程与Vds ≈ 0 V 到 Vdc 换向操作，可能会在下桥臂开关管栅源电压上产生杂散跳变电压，因为下桥臂  Ciss (输入电容)是通过Crss (Miller电容)完成充电过程。


图7 – 全桥转换器原理图

结果，在Q2栅极上感应的电压可能会触发开关，致使系统稳健性和能效恶化。电桥下桥臂开关管应该有软换向功能，在漏源极之间无危险的尖峰电压和高频振铃效应。下桥臂开关管改用内置肖特基的功率MOSFET管，即可取得所需的开关特性。事实上，其较小的反向恢复电荷(Qrr)直接影响电压过冲值，因为Qrr 值越高，过冲电压越高。如果 Vds 过冲和振铃效应参数值较低，下桥臂开关管栅极杂散跳变电压将会降低，从而将击穿风险降到最低。此外，因为开关噪声降低，软恢复还能提高EMI总体性能。图8所示是标准MOSFET和内置肖特基的MOSFET上桥臂导通波形；不难发现，集成肖特基二极管的MOSFET下桥臂杂散跳变电压下降明显。


图 8 – 标准 FET上桥臂导通 (左)和内置肖特基的FET上桥臂导通波形(右)

V. 结论

为很多应用(工业电机和开关电源的同步整流、逆变器、电机驱动)选择适合的MOSFET管时，不仅要考虑 RDSon 和 Qg，还要分析本征体漏二极管的动静态特性。当需要软反向恢复和低 Qrr 时，集成肖特基二极管的60V ST “F7”功率MOSFET管确保功率开关的能效和换向性能更加出色。此外，在实际应用中，当续流时间或死时持续时间长时，肖特基的VF,diode 数值可让应用取得更高能效。

VI.参考文献

[1]:“Fundamental of Power Semiconductor Devices”, B.J.Baliga - 2008, Springer Science