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工程师原创文章 · 技术经验分享 · 项目案例解析

📊 共 19889 篇文章 ✍️ 原创分享 📚 持续更新

理解功率MOSFET的Coss产生损耗

 功率MOSFET的Coss会产生开关损耗，在正常的硬开关过程中，关断时VDS的电压上升，电流ID对Coss充电，储存能量。在MOSFET开通的过程中，由于VDS具有一定的电压，那么Coss中储能的能量将会通过MOSFET放电，产生损耗。 许多资料中，理论的Coss放电产生的损耗为：从上式可以看到，Coss放电产生的损耗和容值、频率成正...
📅 2023-07-12 阅读全文 →

VGS在线性区，功率MOSFET反向导通的问题

 图1为二个P沟道的功率MOSFET组成的充电电路，P沟道的功率MOSFET的型号为：AO4459。Q3和R1实现恒流或限流充电功能，Q4控制电路的工作。图1：P沟道MOSFET组成充电电路电路工作时，客户工程师发现：Vin=5V，ID=100mA，VGS=2.5V时，Q1的导通压降只有0.06V，那么，这是不是表明：功率MOSFET在反向工作的...
📅 2023-07-12 阅读全文 →

元件管脚发黄的原因分析

 设计电源系统的过程中，研发工程师偶尔遇到过这样的问题：供应商送过来的产品样品管脚出现发黄的现象，如图1所示。图1：元件管脚发黄很多研发工程师和质量管控工程师很直观的认为，管脚发黄和以下原因有关：（1）可能是拆机的旧产品；（2）元件在保存过程中裸露到空气水汽中，导致表面氧化；（3）元件电镀的质量有问题。通过原厂和代理商购买的器件，由DATA CO...
📅 2023-07-12 阅读全文 →

理解MOSFET的时间相关输出电容Coss(tr)、能量相关输出电容Coss(er)

 功率MOSFET的数据表中，有些产品如超结的高压功率MOSFET通常会列出输出电容的三个特征值：静态输出电容Coss、时间相关输出电容Coss(tr)和能量相关输出电容Coss(er)，而低压和中压的产品以及平面的高压MOSFET很少列出后面的二个电容值，这主要和不同工艺的MOSFET的结构和电容特性有关，下面分别进行说明。 1、静态...
📅 2023-07-12 阅读全文 →

功率MOSFET的应用问题分析20170420

题注：这是作者公众号推送的第一篇文章的更新版本。近些年来，作者走访过很多客户，结识了大量的在一线从事电源设计和开发的工程师，在和他们的交流过程中，也遇到过许多技术的问题，然后大家一些分析这些问题产生的原因，并找到相应的解决方法。在这个过程中，我遇到过困惑迷茫，也体验过成功喜悦，并和许多工程师成有为朋友，他们是我人生路的最坚实的快乐和财富，他们一直鼓励我，将...
📅 2023-07-12 阅读全文 →

功率MOSFET连续漏极电流额定值接合线限制

1、前言功率MOSFET最大的额定电流ID基于下列的限制条件只要满足一条，就是额定值。1. 晶元的热阻限制和热失效。2. 接合线的限制。    a. 线的熔化。    b. 外壳塑料的热性能降级。底部没有裸露铜皮的封装，散热的能力受限于器件硅片到PCB的热阻。采用的MOSFET的最大结温限制了ID...
📅 2023-07-12 阅读全文 →

电流模式变换器输出LC滤波器对反馈环影响

  峰值电流模式的变换器由于具有优点，特别是它的单阶的系统特性，使反馈环的设计简单，动态特征好，响应速度快，因此电源系统中使用更为广泛。在电源的系统板上，通常一个输出会给在不同位置的负载芯片供电，由于主功率回路的布线较长，在实际的应用中，通常会在负载芯片供电管脚的输入端，串入LC滤波器，也就是相当于在Buck降压型变换器的输出端接入了L...
📅 2023-07-12 阅读全文 →

高压MOSFET开关参数：保证数据表测试方法

1、前言 功率MOSFET数据表通常列出了Rg、Ciss、Crss、Coss的典型、最小及最大值，同时也列出了栅极电荷Qgs、Qgd和Qg。通常也列出了阻性负载开关过程中的开关时间值：t(on)、trise、td(off)和tfall。器件参数Qgs、Qgd以及Qg分别和参数Ciss及Crss对应，一旦测量了器件的电容，就可能保证栅极电荷的参数值...
📅 2023-07-12 阅读全文 →

理解功率MOSFET的UIS及雪崩能量：第一篇

功率MOSFET的数据表中，通常列出了包括单脉冲雪崩能量EAS、单脉冲雪崩电流IAS、重复脉冲雪崩能量EAR、重复脉冲雪崩电流IAR等参数，许多电子工程师在设计电源系统的过程中，很少考虑到这些参数与电源系统的应用有什么样的联系，如何在实际的应用中评定这些参数对系统的影响，以及在哪些应用条件下需要考虑这些参数。这些问题将分几个篇幅，结合功率MOSFET在非钳...
📅 2023-07-12 阅读全文 →

理解功率MOSFET的UIS及雪崩能量：第二篇

 在去耦的EAS测量电路中，当测试的功率MOSFET和控制管同时关断时，由于MOSFET的D、S之间有寄生电容CDS，因此在二极管导通续流时，电感L和CDS形成谐振回路，L的电流降低使CDS上的电压上升，直到电感的电流为0时，续流二极管D自然关断，电感L中储存的能量应该全部转换到CDS中。 图1：去耦的EAS测量电路及波形如果电感L=0...
📅 2023-07-12 阅读全文 →

铜损铁损相等：高频变压器效率最高的条件及设计方法

 开关电源中高频变压器具有铜损和铁损，铜损是指电流流过变压器的绕组线圈的电阻所消耗能量之和，变压器线圈多用铜导线制成，所以称为铜损。铜损和电流有效值的平方成正比。铁损是指变压器磁芯中消耗的功率，包括激磁损耗与涡流损耗。铁损和变压器的工作频率、磁感应强度B变化范围以及变压器的结构等因素有关。通常当高频变压器铜损和铁损相等时，变压器具有最高的工作效率...
📅 2023-07-12 阅读全文 →

如何正确测量MOSFET尖峰电压：探头及带宽设置

测量开关电源输出纹波和功率MOSFET的VDS、VGS电压的时候，通常要去除示波器探头的帽子，直接将探头的信号尖端和地线接触被测量位置的两端，减小地线的环路，从而减小空间耦合的干扰信号，如图1所示。(a)：去除探头帽(b)：不去除探头帽图1：测量时探头帽设置测量输出电压纹波通常使用20MHz的带宽，测量MOSFET的VDS、VGS电压要使用全带宽才能保证测...
📅 2023-07-12 阅读全文 →

功率MOSFET重复雪崩电流及重复雪崩能量：第三篇

有些功率MOSFET的数据表中列出了重复雪崩电流IAR和重复雪崩能量EAR，同时标注了测量条件，通常有起始温度25C，最高结温150C或者175C，以及电感值、脉冲宽度和脉冲频率，这些测量的条件不同，对测量结果的影响非常大。IAR和EAR的测试电路和单脉冲雪崩电流以及单脉冲雪崩能量一样，中、低功率MOSFET使用去耦测量电路，高压功率MOSFET使用非去耦...
📅 2023-07-12 阅读全文 →

10步法则：实用的MOSFET选型方法

1、功率MOSFET选型第一步：P管，还是N管？ 功率MOSFET有二种类型：N沟道和P沟道，在系统设计的过程中选择N管还是P管，要针对实际的应用具体来选择，N沟道MOSFET选择的型号多，成本低；P沟道MOSFET选择的型号较少，成本高。如果功率MOSFET的S极连接端的电压不是系统的参考地，N沟道就需要浮地供电电源驱动、变压器驱动或自举驱动，...
📅 2023-07-12 阅读全文 →

电感极性对BUCK变换器反馈环的影响

作者：刘松、丁宇0、前言电子系统的主控制板通常需要一些降压Buck变换器给CPU、存储器等芯片供电，降压Buck变换器的输出电感工作在单端方式，从电流模式的工作特点，电感的极性对于系统反馈环路和系统的稳定性应该没有影响，这也是许多电源研发工程师的普通认识，但是在一些应用条件下，当输出电压低占空比小的时候，系统的稳定性却受到电感极性的影响。1、问题的提出测试...
📅 2023-07-12 阅读全文 →

读懂MOSFET雪崩能量，电感对雪崩能量影响：第四篇

经常有研发工程师和器件工程师问到这样的问题：两个不同公司的功率MOSFET管，耐压和导通电阻基本相同，标称的电流也相同，该如何判断哪一个功率MOSFET管的雪崩能量更高，雪崩能力更强？MOSFET A测试条件：起始结温TJ=25°C，电感L=0.1mH，IAS=30A，EAS=45mJ。MOSFET B测试条件：起始结温TJ=25°C，电感L=8mH，IA...
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功率MOSFET的UIS雪崩损坏机理：第五篇

功率MOSFET的UIS雪崩损坏有三种模式：热损坏、寄生三极管导通损坏和VGS尖峰误触发导通损坏。1、热损坏功率MOSFET在功率脉冲的作用下进入UIS雪崩的工作状态，VDS电压增加，体到epi-结的电场也增加，当场强增加到临界值时（硅中大约为3*e5V/cm），产生载流子的雪崩倍增，导致电流突然急剧增加。雪崩倍增并不是一个损坏的过程，在这个过程中，由于功...
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再谈米勒平台及线性区：为什么传统公式计算超结MOSFET开关损耗无效？

以前几篇文章详细讲述过功率MOSFET开关过程中米勒平台以及开关损耗产生的原因。在开关过程中，功率MOSFET跨越放大区（线性区），形成电流和电压的交叠区，从而产生开关损耗，米勒平台区就是在这个过程中形成的一段时间相对稳定的放大区。感性负载的关断过程都会产生米勒平台，开通过程只有在连续CCM模式下才会形成米勒平台。功率MOSFET数据表的测试基于以下的电路...
📅 2023-07-12 阅读全文 →

高压超结Super Junction结构及工作原理

PN结是功率半导体的基础，能够设计出性能稳定优异、满足不同应用要求的不同类型的PN，是所有功率半导体器件设计及工艺水平的直接体现。1、PN结基础在纯净的硅晶体中掺入五价元素如磷，使之取代晶格中硅原子的位置，形成N型半导体。N型半导体中，多子为自由电子，少子为空穴。在纯净的硅晶体中掺入三价元素如硼，使之取代晶格中硅原子的位置，形成P型半导体。P型半导体中，空...
📅 2023-07-12 阅读全文 →

轻松入门学电源（1）：从电阻分压、稳压管、线性稳压器到BUCK变换器

电阻分压就是BUCK降压器最基本的原理！惊讶吧！如果有一个10V的电压，要想得到5V的电压，怎么办？非常简单，用二个阻值相同的电阻R1、R2串联起来，从接地电阻R2上取电压，就直接得到5V电压。图1：串联电阻分压如果给这个电压加负载，二个串联电阻的阻值为1K，负载电阻为1K，那么得到的电压只有3.33V，因此这个电压不具有加载能力，不能作为稳定的电源给负载...
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功率MOSFET线性区、完全导通区的电场和电流分布

MOSFET的漏极导通特性如图1所示，其工作特性有三个工作区：截止区、线性区和‍完全导通区。其中，线性区也称恒流区、饱和区、放大区；完全导通区也称可变电阻区。图1：MOSFET的漏极导通特性通常MOSFET工作于开关状态，在截止区和完全导通区之间高频切换，由于在切换过程中要经过线性区，因此产生开关损耗。对于热插拨、负载开关、分立LDO的调整管等这一类的应用...
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轻松入门学电源（2）：BOOST升压变换器，电感感应电压和输入电压叠加、实现电压提升

将二个电压叠加就实现的电压的提升，这就是升压变换器的基本原理。使用储能元件从输入电源获取能量得到一个电压，然后将它和输入电压顺向串联，就可以实现升压功能。电容和电感是二种常用的储能元件，如果使用电容实现这个功能，这种升压变换器称为电容充电泵；如果使用电感实现这个功能，这种升压变换器称为BOOST变换器。另外，也可以将直流电压变为交流，然后使用高频变压器升压...
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快充QC的基本电源架构及工作原理

快充QC的基本电源结构采用反激Flyback+副边（次级）同步整流SSR，对于反激变换器，根据反馈取样的的方式，可以分为：原边（初级）调节和副边（次级）调节；根据PWM控制器所在的位置，可以分为：原边（初级）控制和副边（次级）控制。‍1、原边（初级）调节和副边（次级）调节‍输出电压的稳定需要反馈环节，将其变化的信息送给PWM主控制器，从而对输入电压、输出负...
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不同输入电压，功率MOSFET关断dV/dT为什么不同？

中、高功率的电源电路经常使用有源功率因素校正PFC电路，提高电路的功率因素，减小谐波。PFC的高压功率MOSFET的开通和关断的状态，不但影响系统和效率，而且影响系统的EMI，和EMI相关的一个最重要的参数就是MOSFET开通和关断dV/dt。MOSFET开通和关断dV/dt主要受驱动电路、PCB布局、外部的栅极电阻以及MOSFET本身的参数如内部栅极电阻...
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功率MOSFET的应用问题分析20180420

‍‍‍问题1：在功率MOSFET的应用中主要考虑哪些参数？在负载开关的应用中，如‍何计算其导通时间？PCB的设计‍，铜箔面积开多大会比较好？D、S极的铜箔面‍‍积大小是否需要一样？有公式可以计算吗？‍回复：‍MOSFET主要参数包括BVDSS，RDS(on)，Crss，Coss以及VGS(th)；同步BUCK变换器的下管、半桥和全桥电路，以及有些隔离变换器...
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高功率密度快充及PD适配器电源结构（1）：有源箝位反激变换器

‍‍1、前言快充及电源适配器通常采用传统的反激变换器结构，随着快充及PD适配器的体积进一步减小、功率密度进一步提高以及对于高效率的要求，传统的硬开关反激变换器技术受到很多限制。采用软开关技术工作在更高的频率，可以降低开关损耗提高效率，减小变压器及电容的尺寸降低电源体积，同时改善EMI性能，从而满足系统设计的要求，特别适合于采用超结结构的高压功率MOSFET...
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高功率密度快充及PD适配器电源结构（2）：输出反灌电流ZVS软开关反激变换器

1、前言反激变换器是一种常用的电源结构，广泛应用于中小功率的快充及电源适配器。高功率密度的ZVS软开关反激变换器除了有源箝位反激变换器，还有另一种结构，其利用输出反灌电流，实现初级主功率MOSFET零电压开通，电路的结构如图1所示，和传统的采用同步整流的反激变换器完全相同，只是控制的方式不一样，工作的原理分析如下。图1：输出反灌电流零电压软开关反激变换器图...
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轻松入门学电源（3）：从磁性材料、磁芯到电感及变压器，理解磁滞回线

1、磁性材料所有做高频电力电子系统及开关电源的工程师都离不开电感、变压器或电机等感性元件。感性元件内部具有磁芯，磁芯由磁性材料加工而成，感性元件高频开关工作过程中，磁性材料反复磁化。磁化过程中，磁滞回线就是表征磁感应强度B与磁场强度H之间的关系的曲线，如图1所示。     图1：特定磁性材料的磁滞回线磁性材料确定后，...
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功率MOSFET铝接合线的连续电流实验

通常功率MOSFET的数据表中定义了基于硅片结温和封装限制的额定连续漏极电流ID值，理论上基于接合线的熔化理论来计算接合线的电流限制值。功率MOSFET源极管脚的铜皮（内部框架）可以有助于硅片的散热，大多数情况下，功率MOSFET晶元的表面、线的接合处具有最高的电流密度，因此功率MOSFET晶元的表面也是温度最高的热点。功率MOSFET的塑料壳可以传导热量...
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负压变换器的设计

目前在工业、汽车电子系统中有诸如温度、压力、位置、重量和流量等物理参数的精确测量，这些信号中的一些传感器和前置放大器需要正负电压源驱动或供电，以提供足够宽的动态范围和抗干扰性。这些电子系统通常使用3.3V、5V、12V或24V中的某一电压的直流电源供电，所以必须使用一个直流变换器从正的电源得到一个负的电压满足系统的要求。在本文中将讨论各种负压变换器各种拓朴...
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