一文搞懂直流穩(wěn)壓電源同步整流MOSFET失效問題分析與解決方案

同步整流MOSFET是一種基于金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管(MOSFET)的電子器件，廣泛應(yīng)用于交流電到直流電的轉(zhuǎn)換過程中。它能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的整流，提供穩(wěn)定的直流輸出。

提高功率密度已經(jīng)成為電源變換器的發(fā)展趨勢。為達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，需要提高開關(guān)頻率，從而降低功率損耗、系 統(tǒng)整體尺寸以及重量。對于當(dāng)今的開關(guān)電源(SMPS)而言，具有高可靠性也是非常重要的。零電壓開關(guān)(ZVS) 或零電流開關(guān)(ZCS) 拓?fù)湓试S采用高頻開關(guān)技術(shù)，可以 大限度地降低開關(guān)損耗。ZVS拓?fù)湓试S工作在高頻開 關(guān)下，能夠改善效率，能夠降低應(yīng)用的尺寸，還能夠降 低功率開關(guān)的應(yīng)力，因此可以改善系統(tǒng)的可靠性。LLC 諧振半橋變換器因其自身具有的多種優(yōu)勢逐漸成為一種 主流拓?fù)洹＿@種拓?fù)涞玫搅藦V泛的應(yīng)用，包括高端服務(wù) 器、平板顯示器電源的應(yīng)用。但是，包含有LLC諧振半 橋的ZVS橋式拓?fù)?，需要一個(gè)帶有反向快速恢復(fù)體二極 管的MOSFET，才能獲得更高的可靠性。

工作原理：

在傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源中，使用二極管進(jìn)行整流，然而二極管的導(dǎo)通壓降較大，導(dǎo)致能量的浪費(fèi)和電源不穩(wěn)定。而為了提高效率，可以采用同步整流技術(shù)，其中MOSFET作為同步整流元件。

即將MOSFET器件與二極管并聯(lián)，通過控制MOSFET的導(dǎo)通與關(guān)斷來實(shí)現(xiàn)整流，能夠降低能量損耗，提高整流效率。

導(dǎo)通狀態(tài):當(dāng)交流電的輸入端為正向電壓時(shí)，控制電路使MOSFET導(dǎo)通，電流通過MOSFET流向負(fù)載，實(shí)現(xiàn)整流。

關(guān)斷狀態(tài):當(dāng)交流電的輸入端為反向電壓時(shí)，控制電路使MOSFET關(guān)斷，阻止電流流向負(fù)載。

同步整流MOSFET可能會(huì)發(fā)生的失效問題：

導(dǎo)通問題：由于MOSFET導(dǎo)通電阻不為零，當(dāng)MOSFET管導(dǎo)通時(shí)會(huì)有一定的電壓降，從而導(dǎo)致功率損失和溫度升高和功率損失。

關(guān)斷損失：當(dāng)MOSFET關(guān)斷時(shí)，一定的電荷會(huì)存留在MOSFET管中，導(dǎo)致功率損失和反向漏電流。

溫度過高：MOSFET的導(dǎo)通和關(guān)斷損失情況會(huì)導(dǎo)致MOSFET管的溫度升高，而溫度過高會(huì)影響MOSFET管的性能和壽命。

解決方法：

1. 優(yōu)化MOSFET管的參數(shù)

選擇合適的(低導(dǎo)通電阻、低反向漏電流)的MOSFET管，減小導(dǎo)通和關(guān)斷損失。

2.采用散熱措施，比如增加散熱片、風(fēng)扇等，以便降低MOSFET的溫度。

3.合理控制MOSFET導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間，減小導(dǎo)通和關(guān)斷損害。

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(MOSFET同步整流)