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2020.11.25 Si功率元器件

误启动的发生机制

通过双脉冲测试评估MOSFET的反向恢复特性

上一篇文章中通过标准型且具有快恢复特性的SJ MOSFET的双脉冲测试,介绍了“在桥式电路中,恢复特性可通过使用高速MOSFET来降低损耗,但是在某些情况下,即使使用高速MOSFET也无法降低导通损耗”。本文就其中一个原因即误启动现象进行说明。

什么是误启动现象

误启动是因MOSFET的各栅极电容(CGD,CGS)和RG引起的现象,在串联2个MOSFET的桥式电路中,当位于开关侧的MOSFET导通(Turn-on)时,在原本为OFF状态的续流侧MOSFET发生了不应发生的导通,导致直通电流流过,损耗增大。

误启动的发生机制

本图与在“什么是双脉冲测试?”中用于说明的图是同一幅图,图中给出了双脉冲测试的基本工作。

从工作②转换为工作③时,高边Q1的Drain-Source间电压VDS_H从0V急剧变为Vi。由于此时产生的dVDS_H/dt(单位时间内的电压变化) ,使电流流过CGD_H、CGS_H和RG_H。如果此电流导致CGS_H的电压上升、VGS_H超过MOSFET的栅极阈值,则MOSFET将发生不应发生的导通。我们将该现象称为误启动,发生误启动时,高压侧Q1和低压侧Q2之间会流过直通电流。下图是展示了因体二极管的反向恢复电流和误启动而引发直通电流的示意图。

由于逆变器电路和Totem Pole PFC电路等是串联了2个MOSFET的桥式电路,因此不仅会出现反向恢复损耗,而且还可能因误启动引起的直通电流导致导通损耗增大。

上一篇文章中提到的评估中使用的R6030JNZ4(PrestoMOS™),已证实其导通损耗比其他快恢复型SJ MOSFET要小。这不仅仅是因为其恢复特性出色,更是因为对各栅极电容之比进行了优化,并采用了可抑制误启动的结构。

关键要点:

・桥式电路中的误启动是指由于MOSFET的VDS急剧变化引发VGS的波动,从而导致MOSFET发生意外导通的现象。

・当误启动引发了直通电流时,导通损耗会增加,因此有时候即使恢复特性出色也未必能够获得理想的损耗降低效果。