同步BUCK降压转换器的源极寄生电感对开关性能的影响

同步降压降压转换器是一种非常经典的电源结构。

上晶体管和下晶体管分别处于不同的状态。

其中,上晶体管工作在主开关状态,漏极电流从漏极D流向源极S。

下管工作在同步整流状态,漏极电流从源极S流到漏极D。

由于上,下管工作在不同的状态,因此它们的开关特性也不同。

通常,上管处于硬开关状态,具有导通损耗和开关损耗。

下管处于软开关状态,仅具有传导损耗,但是由于下管的寄生二极管在空载时间内将进行续流,因此,下管的寄生二极管在空载时间内具有传导损耗,同时具有二极管的反向恢复损耗。

& nbsp;功率MOSFET的寄生参数模型如图1所示,其中G,D,S是封装器件的外部栅极,漏极和源极,而G1,S1是内部器件的栅极和源极。

LD是漏极的封装电感,LS是源极的封装电感,LG是栅极的封装电感,RG是内部栅极电阻的总和。

图1:功率MOSFET的寄生参数模型当变化的电流流入电感器时,产生的感应电动势将抑制该电流的变化。

如图2左侧所示,电感器中流动的电流随时间从A增大到B,并且所产生的感应电动势将抑制电流从A增大到B。

感应电动势的相应方向为:向上正向和向下负向。

类似地,如果电感器的电流随时间减小,则感应电动势的相应方向为:向上负和向下正。

图2:电感的感应电动势源的封装电感LS同时位于主电源电路和栅极驱动电路中。

上下晶体管的漏极电流方向不同,因此LS对开关特性的影响也不同。

分别进行分析。

& nbsp; 1.上管源的寄生电感对开关性能的影响。

上管在主开关状态下工作,漏极电流从漏极D流到源极S。

在上管打开过程中,ID的电流从0开始增加,LS的电流也从0开始增加。

LS的感应电动势VLS阻止了其电流的增加。

感应电动势VLS的方向为:正向上和负向下。

图3:上管电源VGS = VG1S1 + VLS + VRG + VLG的寄生电感的导通特性和波形。

VG1S1:内部实际G1和S1电压; VRG:栅极驱动电阻的电压; VLG:栅极寄生电感的电压。

VG1S = VG1S1 + VLS& nbsp;因此,最里面的VG1S1的电压低于VG1S:VG1S1< VG1S,其等于源封装电感LS的感应电压,以降低Ciss的充电速度,从而降低实际的接通速度。

上管的导通时间变长,实际导通速度变慢,导通损耗增加。

类似地,在停机过程中,LS上的感应电动势VLS的方向是:向上负和向下正,最里面的VG1S1的电压高于VG1S:VG1S1> VGS,LS的感应电压导致实际匝数上管的关闭速度变慢,关闭时间变长,关闭损耗增加。

图4:上管源的寄生电感的关断特性。

2.下管的源极的寄生电感对开关性能的影响。

下管工作在同步状态,漏极电流从源极S流到漏极D。

上管关闭且下管接通后,ID的电流从0开始增加并流过寄生电路二极管。

LS的电流也从0开始增加。

LS的感应电动势VLS阻止了其电流的增加。

感应电动势VLS的方向为:向上为负,向下为正。

VG1S = VG1S1-VLS在LS的电流增加到输出电流IO之前,打开下管,最里面的VG1S1的电压高于VG1S:VG1S1> VG1S,等于VG1S的实际开启速度下管变快,导通时间变短,寄生。

二极管导通时间变短,二极管导通

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