电源设计小贴士46：正确地同步降压FET时序-电子工程世界

分享到: 微博; QQ; 微信; LinkedIn

由于工程师们都在竭尽所能地获得其电源的最高效率，时序优化正变得越来越重要。在开关期间，存在两个过渡阶段：低压侧开关开启和高压侧开关开启。

低压侧开启开关至关重要，因为该过渡阶段几乎没有损耗，也即“无损开启”。在高压侧开关关闭以后，电感电流驱动开关节点电压无损接地。开启低压侧开关的最佳时机便为过渡结束时。如果在低压侧开启以前主体二极管短暂导电，则其无关紧要，因为它不会导致反向恢复损耗。在下一个开关过渡之前，该结点处的过剩载流全部耗散。但是，如果电流仍然长时间存在于主体二极管内，则会有过高的传导损耗。高压侧 FET 开启时序是最为重要的过渡。由于同低压侧 FET 存在交叉导通，因此开启过早会导致直通损耗；开启过晚又会导致传导损耗增高，并且会将过剩载流注入低压侧 FET 主体二极管内（必须对其进行恢复）。不管哪种情况，都会降低效率。

为了说明效率与驱动信号之间时序的关系，我构建起了一些具有驱动器信号可调节延迟的电源。之后，我比较了效率与延迟时间，对其存在的关系进行了研究。图 1A-1C 显示了结果。

图 1A 显示了当高压侧 FET 在低压侧 FET 完全关闭之前开启时的情况。在低压侧栅极驱动中有一个明显的更大的Miller 区域，其低压侧 FET 和高压侧 FET 同时导通，从而在功率级中产生直通电流。当低压侧 FET 最终关闭时，在开关节点处存在额外的电压过冲。在图 1B 中，在低压侧 FET 关闭且主体二极管中形成电流以后，高压侧 FET 才开启。当高压侧 FET 开启时，其恢复该主体二极管，并且会有一个电流峰值让开关节点电压出现振铃。但是，由于所用MOSFET体二极管的反向恢复时间（12 nS）极短，因此这种现象并不明显。主体二极管速度越慢，振铃越明显。图 1C 拥有最高的电源效率。在高压侧开关开启以前，低压侧栅极电压降至接地电压附近。高压侧在更低的主体二极管导电以前开启，开关节点振铃最小化。

图 1A 先进的高压侧时序产生直通电流

图 1B 高压侧驱动延迟时主体二极管导电

图 1C 最佳时序带来更高的效率和更低的应力

图 2 显示了不同栅极驱动时序情况下 12 伏到 1 伏/15 安培、300 kHz 功率级的效率曲线。刻度左侧代表高压侧开关提前开启，如图 1A 所示。右侧代表一个经过延迟的高压侧栅极驱动（图 1B）。在左边，效率急剧下降，原因是功率级的直通电流损耗。在右边，效率逐渐下降。

效率逐渐下降的原因有两个：来自低压侧 FET 主体二极管的传导损耗和反向恢复损耗。在主体二极管导电期间，主体二极管电压下降约 0.7伏。方程式 1 表示了主体二极管导电期间的最大电源效率，其大致如下：

方程式1

如果主体二极管在 3us 时间中有 50ns 时间导电，则可对总效率产生约 1.2% 的影响。就该功率级而言，反向恢复损耗微不足道，原因是使用了 12 nS 短反向恢复时间的 MOSFET。

图 2 驱动器时序可极大影响效率

总之，同步降压稳压器中正确的栅极驱动信号时序，对于最大化效率至关重要。这种时序可最小化低压侧 FET 主体二极管导电时间。高压侧 FET 开启是最为关键的过渡阶段，同时应避免在低压侧完全关闭以前开启高压侧 FET。这样做可以最小化开关损耗，并减少过渡期间的电压振铃。

更多详情，请参阅 2003 年 4 月 TI《应用手册》（SLUA281）文章《栅极驱动升压同步 DC/DC 功率转换器效率预测》

关键字：FET MOSFET 电源设计小贴士德州仪器编辑：探路者引用地址：电源设计小贴士46：正确地同步降压FET时序

上一篇：基于EMIRR规范的EMI问题解决方案
下一篇：高性能隔离式电源设计方案

推荐阅读最新更新时间：2023-10-17 15:11

TI推出业界首款支持千兆TSN网络的处理器Sitara AM6x

近日，据外媒报道，德州仪器（TI）宣布推出新一代面向工业控制的微处理器Sitara AM6x。TI称其为“业界首个支持多协议千兆时间敏感网络（TSN）的处理器系列” “如果你在过去几年里关注TI，那么你已经注意到我们已经将我们的业务重点大幅转移到工业和汽车市场，”TI Sitara处理器营销总监Adrian Valenzuela在接受EETimes采访时表示，“我们的目标是成为工业领域的全球领导者。” 事实上，在最近的第三季度财报电话会议上，TI的投资者关系负责人David Pahl也曾表示，“我们继续将战略重点放在工业和汽车市场，我们不断在工业和汽车市场注入资金和推动计划，以加强我们的地位，我们相信工业和汽车将成为增长最快的半导

[工业控制]

<font color='red'>TI</font>推出业界首款支持千兆TSN网络的处理器Sitara AM6x

TI推出业界首款 24V 正弦无传感器无刷 DC 电机驱动器

德州仪器 (TI) 宣布推出业界首款 24V 正弦无传感器无刷 DC (BLDC) 电机驱动器。该 DRV10983 采用具有集成型控制逻辑的可配置 3A 驱动器，可帮助客户通过快速调节电机实现可靠启动和最佳性能。DRV10983 采用 180 度正弦无传感器技术，与同类竞争解决方案相比，可将噪声锐降 75%，充分满足制冷风扇、吊扇、鼓风机以及小电器等应用需求。如欲了解更多详情或订购样片，敬请访问：www.ti.com/drv10983-pr-cn。 DRV10983 的主要特性与优势： ·超静音工作：180 度纯正弦无传感器工作与高级启动算法相结合，产生噪音比同类竞争产品低 75% ，可实现超静音工作，启动时没有烦人的咔嗒

[嵌入式]

功率MOSFET及其发展浅说

近年来作了多次关于功率半导体器件发展趋势的报告，许多朋友都希望我讲得更详细些，或更能符合应用工作者的口味，因而撰写一篇现代功率半导体器件浅说的想法由来已久。只是由于设想太大，久久未能动笔。现在从功率MOSFET写起，作为现代功率半导体器件浅说之一，以后再接着写之二、之三，这样就免于搁浅。本文是一种尝试，希望能使读者对现代功率半导体器件的发展有较深入的理解，能更主动地以新一代的器件去改进自己的电路。既是一篇浅说，就需要把基本原理讲得尽可能浅显些。使大家像读故事书那样把技术弄清楚。有的解释或许不够严格。如果我忽略了一些主要的东西，希望读者能协助我予以改正。由于世界市场的激烈竞争，各功率半导体器件制造商正投入大量资金发展新的设计、改

[电源管理]

3000W高频高效全桥软开关电源选用的低通态损耗单管开关MOSFET新器件

摘要： IR公司最新推出的低导通电阻MOSFET功率管IRFPS37N50A，使全桥变换器只需采用二个MOSFET和二个IGBT就能实现软开关电源单机输出功率3000W。关键词：功率MOSFET 低导通电阻低损耗大电流特性 1 引言 IRFPS37N50A是IR公司1999年6月在中国刚推出的最新低导通电阻、低损耗、高性能功率MOSFET（又称HEXFET）。它是继IRFP460（1985）、IRFP460LC（1994）之后又一次重大技术革新，是功率MOSFET器件在大电流特性方面追赶IGBT的一次质的飞跃。在相同的500V最大漏极击穿电压条件下，它使全桥变换器只需要采

[应用]

德州仪器新推1GHz以下低功耗RF收发器

日前，德州仪器 (TI) 宣布推出一款SimpleLink Sub-1GHz CC1200 收发器，进一步壮大其高性能 RF 产品线阵营。该 CC1200 具有业界领先的覆盖范围与共存性，以及高达 1Mbps 的数据速率，专门针对高级电表基础设施 (AMI) 及家域网 (HAN) 的 1 GHz 以下无线连接而开发，可充分满足智能电网、家庭楼宇自动化以及告警与安全系统应用需求。CC1200 支持嗅探模式与快速建立时间，可通过低功耗工作提供长达数年的电池使用寿命。CC1200 是一款高度灵活的 RF 解决方案，支持原有 1 GHz 以下系统、所有具有硬件数据包处理与硬件 AES 安全支持的IEEE 802.15.4g FSK 模

[物联网]

德州仪器苦尽甘来衰退期投资见效

《商业周刊》文章指出，经过连续六个季度的持续下滑，德州仪器在上两个季度的营收终于重新恢复增长。　　德州仪器首席执行官Rich Templeton在5月6日在纽约召开的财报分析师会议上说，德州仪器在经济衰退的低谷对芯片产能和生产设备进行了投资，为最近一段时间的营收增长奠定了基础。　　 2009年4月，德州仪器宣布在菲律宾新建一座占地80万平方英尺的测试与装配厂以提高产能。8月份，德州仪器又从德国半导体厂商英飞凌旗下的破产芯片厂商Qimonda手中购买了价值1.725亿美元的生产设备。 Templeton说，如果采购同样的新设备，费用可能要10亿美元。Templeton对分析师们说：“我们在进行反周期投资时，一

[半导体设计/制造]

Diodes推出集成30V MOSFET和肖特基二极管的可编程调光LED驱动器

Diodes公司推出AL3050电流模式升压型LED驱动器，为便携式设备的LED背光提供可编程亮度功能。这款产品具有先进的调光特点、小尺寸、低BOM成本和高效率的优点，非常适合带有小型LCD面板的单节锂离子电池设备，比如多功能/智能手机、便携式媒体播放器、GPS接收器以及其它超移动设备。通过集成30V 0.6 MOSFET和功率肖特基二极管，AL3050可以驱动多达8个串联LED，并且能够并联连接多个LED串。该器件具有深度调光比达到100:1的普通PWM调光模式，并提供32步可编程亮度调节能力的单线数字调光模式。升压转换器在750kHz固定开关频率工作，以降低输出纹波和改善转换效率，并允许使用小型外部组

[电源管理]

Diodes推出集成30V <font color='red'>MOSFET</font>和肖特基二极管的可编程调光LED驱动器

TI放弃前沿节点工艺开发，加重意法、ARM“无形”压力

德州仪器公司决定终止45纳米制造节点的前沿工艺开发，以后将依赖代工。据ABN-Amro Bank分析师Didier Scemama发给客户的信中称，此举将对欧洲电子公司产生重要影响。 Scemama表示，TI的转向突出了行业发生的海量变革；一些公司如英飞凌科技、CSR和Wolfson Microelectronics已相对有所准备，而ST和ARM却看起来措手不及。 TI的举动很明显是战略举措，表明代工如今或多或少地追赶上了独立器件制造商(IDMs)的脚步，因此自行拥有工艺和加工厂已不再是一个差分化的优势。该分析师还写道，此举可能受到诺基亚所暗示的定制硅片开发的需求减少而使用标准芯片组的意愿增加的消息刺激。 “T

[焦点新闻]

热门资源推荐
热门放大器推荐

小广播

热门活动

换一批

■2024 瑞萨电子MCU/MPU工业技术研讨会——深圳、上海站，火热报名中

■罗姆有奖直播 | 重点解析双极型晶体管的实用选型方法和使用方法

■STM32N6终于要发布了，ST首款带有NPU的MCU到底怎么样，欢迎小伙们来STM32全球线上峰会寻找答案！

■免费下载 | 安森美电动汽车充电白皮书，看碳化硅如何缓解“里程焦虑”！

Vishay线上图书馆

白皮书技术文章视频热门推荐