有源鉗位正激電路分析之續(xù)流管尖峰電壓

硬開關(guān)電源最頭疼的應(yīng)該是MOSFET電壓應(yīng)力尤其是續(xù)流管的尖峰電壓抑制，這涉及到MOSFET的可靠性，和效率及熱性能是互相折中的。

有源鉗位正激副邊同步整流自激驅(qū)動因為電路簡潔常被用到，但是電路參數(shù)的離散性對MOSFET電壓應(yīng)力有很大的影響，我這里談兩個不常見到的現(xiàn)象。

有源鉗位正激自激驅(qū)動示意圖，來自于德儀SLUU357

空載通常被認(rèn)為是電壓應(yīng)力較小的應(yīng)用條件，因為輸出電感電流的方向，續(xù)流管體二極管在續(xù)流管關(guān)斷后不導(dǎo)通沒有反向恢復(fù)。但是在特定的離散參數(shù)下還是有可能出現(xiàn)很高的尖峰電壓，如下圖。

空載下續(xù)流管出現(xiàn)很高電壓尖峰示意圖

分析原因如下，如果續(xù)流管驅(qū)動電壓在原邊NMOS導(dǎo)通前不能將到門限電壓以下，而變壓器有較大漏感、整流管驅(qū)動回路有較大延時，續(xù)流管就會出現(xiàn)UIS（Unclamped Inductive Switching）現(xiàn)象，輸出電感上和它上面的反向電流充當(dāng)了UIS的一部分。這時空載輸入電流會變的很大。

有源鉗位正激副邊自激驅(qū)動的續(xù)流管和整流管的死區(qū)時間通常比較小，若果你有樣品可以實測下，但是這個死區(qū)時間并不是嚴(yán)格按照有源鉗位正激PWM IC設(shè)定的原邊NMOS和PMOS的死區(qū)時間來的，還受電路的離散參數(shù)影響。下圖是正常樣品，或者說大概率產(chǎn)品的續(xù)流管波形。

續(xù)流管Vds

因為死區(qū)時間較小基本看不到續(xù)流管體二極管導(dǎo)通，電壓應(yīng)力較容易控制。

續(xù)流管Vgs

而小概率的產(chǎn)品因為電路的離散參數(shù)變化同樣測試條件下會出現(xiàn)下面的波形。

續(xù)流管Vds

續(xù)流管Vgs

電壓尖峰增加了20%，同樣的電壓尖峰抑制電路很難平衡這種情況，如果按照80%的降額設(shè)計，這樣的模塊一定Over rating了，模塊的效率和熱性能下降也很明顯。

有源鉗位正激自激驅(qū)動對于設(shè)計和生產(chǎn)控制還是有很大的挑戰(zhàn)。