讨论在PFC中应用的新型超级结MOSFET器件的特点

图2使用超级结MOSFET，PFC电路中的严重振荡波形

图3 PFC电路的简化原理图与功率MOSFET的内部和外部寄生现象

SuperFET II MOSFET的应用益处

实验结果证实，在PFC电路中SuperFET II MOSFET能够稳定运行并具有更好的EMI结果。测量在PFC升压电路中进行，在AC开/关测试期间，输入电压VIN=110VAC和输出功率水平Pout=300W相同。图4显示了启动时在栅极振荡VGS（黄线）中，快速超级结MOSFET和SuperFET II MOSFET之间的波形比较差异。对于快速超级结MOSFET，产生的高峰值栅极振荡超过45V.它会引起过电压闩锁（latch-up）效应，最后导致功率MOSFET的栅极信号缺失，如图4（a）所示。使用如图4（b）所示的SuperFET II MOSFET，峰值Vcc电压急剧下降到16V，并且消除了闩锁效应。如果输出功率水平增加或在相同的输出功率上输入电压降低，这种振荡效应会强制发生。在AC线路电压掉落后，该效应也会发生，当线路电压恢复时，升压级可为大电容充电至标称电压。在此期间，当MOSFET关断时，漏极电流是相当高的。漏极电流会转向MOSFET的输出电容Coss并为其充电至DC母线电压。电压斜率与负载电流成正比，且与输出电容值成反比。因为周围所有的寄生电容，高dv/dt值导致了电容性转移电流。连同所有的布局和寄生电感与电容，形成了LC振荡电路，仅由内部Rg来衰减。在某些条件下，例如在输入电压瞬态或短路情况下，会出现高di/dt和dv/dt，这会导致异常开关行为或最差的器件损坏情况。然而，采用优化的SuperFET II MOSFET，有助于改进效率并实现稳定工作。

（a）快速超级结MOSFET（b）SuperFET II MOSFET

图4 PFC电路中启动状态期间的波形比较

（VIN=110VAC，POUT=300W，VO=380V，600V/190mΩSJ MOSFET）

在400W ATX电源中验证了SuperFET II MOSFET的EMI性能。图5显示了用作PFC开关的快速超级结MOSFET和SuperFET II MOSFET的EMI噪声辐射测量结果。由于SuperFET II MOSFET的软开关特性，SuperFET II MOSFET可以减小峰值漏-源电压、峰值dv/dt和栅极振荡。通过使用SuperFET II MOSFET，在90MHz至160MHz的频率范围内，辐射水平（dBμV）变得更低。特别需要指出，相比快速超级结MOSFET，SuperFET II MOSFET在130MHz的辐射水平低于9～10dBμV，如图5（b）所示。

（a）快速超级结MOSFET

（b）SuperFET II MOSFET图5在VIN=110Vac，Po=400W下，在ATX电源中测得的EMI辐射

结论

随着功率MOSFET技术更加先进，超级结MOSFET带来了更小的芯片尺寸和更高效率的性能。具有极快开关速度的超级结MOSFET是实现较高效率的基本选择，但相比先前数代产品，难以控制。新型超级结MOSFET，即SuperFET II MOSFET能够优化开关性能，在启动或过载状况最大化使用了开关性能等大电流运行中减少栅极振荡、EMI噪声并改进稳定工作。

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