典型開關(guān)mos電流波形的精細(xì)分析

反激開關(guān)MOSFET 源極流出的電流(Is)波形的轉(zhuǎn)折點(diǎn)的分析。

很多工程師在電源開發(fā)調(diào)試過程中，測(cè)的的波形的一些關(guān)鍵點(diǎn)不是很清楚，下面針對(duì)反激電源實(shí)測(cè)波形來分析一下。

問題一，一反激電源實(shí)測(cè)Ids電流時(shí)前端有一個(gè)尖峰(如下圖紅色圓圈里的尖峰圖)，這個(gè)尖峰到底是什么原因引起的?怎么來消除或者改善?

大家都知道這個(gè)尖峰是開關(guān)MOS開通的時(shí)候出現(xiàn)的，根據(jù)反激回路，Ids電流環(huán)為Vbus經(jīng)變壓器原邊、然后經(jīng)過MOS再到Vbus形成回路。本來原邊線圈電感特性，其電流不能突變，本應(yīng)呈線性上升，但由于原邊線圈匝間存在的分布電容(如下圖中的C)，在開啟瞬間，使Vbus經(jīng)分存電容C到MOS有一高頻通路，所以形成一時(shí)間很短尖峰。

下面再上兩個(gè)英文資料，上面的C在下圖中等效于Cp或者是Ca

經(jīng)分析，知道此尖峰電流是變壓器的原邊分布參數(shù)造成，所以要從原邊繞線層與層指尖間著手，可以加大間隙來減少耦合，也可以盡量設(shè)計(jì)成單層繞組。

例如變壓器盡量選用Ae值大的，使設(shè)計(jì)時(shí)繞組圈數(shù)變少減少了層數(shù)，從而使層間電容變小。也可減少線與線之間的接觸面，達(dá)到減少分布電容的目的。如三明治繞法把原邊分開對(duì)此尖峰有改善，還能減少漏感。當(dāng)然，無論怎樣不能完全避免分布電容的存在，所以這個(gè)尖峰是不能完全消除的。并且這個(gè)尖峰高產(chǎn)生的振蕩，對(duì)EMI不利，實(shí)際工作影響倒不大。但如果太高可能會(huì)引起芯片過流檢測(cè)誤觸發(fā)。

所以電源IC內(nèi)部都會(huì)加一個(gè)200nS-500nS的LEB Time，防止誤觸發(fā)，就是我們常說的消隱。

問題二，開關(guān)MOS關(guān)端時(shí)，IS電流波形上有個(gè)凹陷(如下圖紅色圈內(nèi)的電流波形的凹陷)這是怎么回事?怎么改善?

說這個(gè)原因之前先對(duì)比下mos漏極電流Id與mos源極電流Is的波形。

實(shí)測(cè)Id波形如下

實(shí)測(cè)Is波形如下

從下面的這兩個(gè)圖中看出，ID比IS大一點(diǎn)是怎么回事?其實(shí)Is 是不等于Id的，Is = Id Igs(Igs在這里是負(fù)電流，Cgs的放電電流如下圖)，那A,B 兩點(diǎn)波形，就容易解釋了。

Id比Is大，是由于IS疊加了一個(gè)反向電流，所以出現(xiàn)Is下降拐點(diǎn)。顯然要改善這個(gè)電流凹陷可以換開關(guān)MOS管型號(hào)來調(diào)節(jié)。

看了上面Id的電流波形后問題又來了，mos關(guān)斷時(shí)ID的電流為何會(huì)出現(xiàn)負(fù)電流?如下圖

MOS關(guān)斷時(shí)，漏感能量流出給Coss充到高點(diǎn)，即Vds反射尖峰的頂點(diǎn)上。到最高點(diǎn)后Lk相位翻轉(zhuǎn)，Coss反向放電，這時(shí)電流流出，也就是Id負(fù)電流部份的產(chǎn)生。