PCB设计中如何提高超级结MOSFET的性能.doc
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1、PCB设计中如何提高超级结MOSFET的性能基于最近的趋势,提高效率成为关键目标,为了获得更好的EMI而采用慢开关器件的权衡并不值得。超级结可在平面MOSFET难以胜任的应用中提高效率。与传统平面MOSFET技术相比,超级结MOSFET可显著降低导通电阻和寄生电容。导通电阻的显著降低和寄生电容的降低虽然有助于提高效率,但也产生电压(dv/dt)和电流(di/dt)的快速开关转换,形成高频噪声和辐射EMI。为驱动快速开关超级结MOSFET,必须了解封装和PCB布局寄生效应对开关性能的影响,以及为使用超级结所做的PCB布局调整。主要使用击穿电压为500-600V的超级结MOSFET。在这些电压额定
2、值中,工业标准TO-220、TO-247、TO-3P和TO-263是应用最广泛的封装。封装对性能的影响有限,这是因为内部栅极和源极绑定线长度是固定的。只有引脚的长度可以改变,以减少封装的源极电感。如图1(a)所示,10nH的典型引线电感看起来不大,但这些MOSFET的di/dt可轻松达到500A/s!假定di/dt为500A/s,10nH引线电感上的电压为VIND=5V;而10nH引线电感的关断di/dt为1,000A/s,可产生VIND=10V的电压。大多数应用和设计都未考虑到此附加电感也会产生电压,但这一点不可忽视。以上简单计算显示,封装的总源极电感,即绑定线和引脚电感必须降低至可接受的数
3、值。噪声的另一个来源是布局寄生效应。有两种可见的布局寄生效应:寄生电感和寄生电容。1cm走线的电感为6-10nH,通过在PCB顶部添加一层并在PCB底部添加GND层,可降低此电感值。另一类型是寄生电容。图1(b)显示了布局中容性寄生效应的原理。寄生电容由两条相近走线之间或走线与另外一侧的地平面之间引起。另一种电容为器件和地平面间的电容。PCB板两面上的两个并行走线能够增加电容,同时还能减少回路电感,从而减少电磁噪声辐射。下次设计需要超级结MOSFET时,请考虑这些布局提示。因为MOSFET是单极性器件,因此寄生电容是开关瞬态唯一的限制因素。电荷平衡原理降低了特定面积的导通电阻,而且,与标准MO
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