LLC諧振變換器中MOSFET為什么會(huì)出現(xiàn)失效模式詳細(xì)資料分析

　　提高功率密度已經(jīng)成為電源變換器的發(fā)展趨勢(shì)。為達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，需要提高開(kāi)關(guān)頻率，從而降低功率損耗、系統(tǒng)整體尺寸以及重量。對(duì)于當(dāng)今的開(kāi)關(guān)電源（SMPS）而言，具有高可靠性也是非常重要的。零電壓開(kāi)關(guān)（ZVS） 或零電流開(kāi)關(guān)（ZCS） 拓?fù)湓试S采用高頻開(kāi)關(guān)技術(shù)，可以最大限度地降低開(kāi)關(guān)損耗。ZVS拓?fù)湓试S工作在高頻開(kāi)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(kāi)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(shì)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。本應(yīng)用筆記討論了LLC諧振變換器中潛在失效模式和機(jī)理，并為防止失效，提供一種簡(jiǎn)單、高性?xún)r(jià)比的解決方案。

　　在功率變換市場(chǎng)中，尤其對(duì)于通信/服務(wù)器電源應(yīng)用，不斷提高功率密度和追求更高效率已經(jīng)成為最具挑戰(zhàn)性的議題。對(duì)于功率密度的提高，最普遍方法就是提高開(kāi)關(guān)頻率，以便降低無(wú)源器件的尺寸。零電壓開(kāi)關(guān)（ZVS）拓?fù)湟蚓哂袠O低的開(kāi)關(guān)損耗、較低的器件應(yīng)力而允許采用高開(kāi)關(guān)頻率以及較小的外形，從而越來(lái)越受到青睞 。這些諧振變換器以正弦方式對(duì)能量進(jìn)行處理，開(kāi)關(guān)器件可實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)閉，因此可以大大地降低開(kāi)關(guān)損耗和噪聲。在這些拓?fù)渲?，相移ZVS全橋拓?fù)湓谥?、高功率?yīng)用中得到了廣泛采用，因?yàn)榻柚β蔒OSFET的等效輸出電容和變壓器的漏感可以使所有的開(kāi)關(guān)工作在ZVS 狀態(tài)下，無(wú)需額外附加輔助開(kāi)關(guān)。然而，ZVS范圍非常窄，續(xù)流電流消耗很高的循環(huán)能量。近來(lái)，出現(xiàn)了關(guān)于相移全橋拓?fù)渲泄β蔒OSFET失效問(wèn)題的討論。這種失效的主要原因是：在低反向電壓下，MSOFET體二極管的反向恢復(fù)較慢。另一失效原因是：空載或輕載情況下，出現(xiàn)Cdv/dt直通。在LLC諧振變換器中的一個(gè)潛在失效模式與由于體二極管反向恢復(fù)特性較差引起的直通電流相關(guān)。即使功率MOSFET的電壓和電流處于安全工作區(qū)域，反向恢復(fù)dv/dt和擊穿dv/dt也會(huì)在如啟動(dòng)、過(guò)載和輸出短路的情況下發(fā)生。
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