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典型直流开关电源MOS电流波形的精确剖析

反激直流开关电源MOSFET 源极流出的电流(Is)波形的转折点的分析。

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江苏快3专家计划很多工程师在电源开发调试过程中,测的的波形的一些关键点不是很清楚,下面针对反激电源实测波形来分析一下。

问题一,一反激电源实测Ids电流时前端有一个尖峰(如下图红色圆圈里的尖峰图),这个尖峰到底是什么原因引起的?怎么来消除或者改善?

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大家都知道这个尖峰是直流开关电源MOS开通的时候出现的,根据反激回路,Ids电流环为Vbus经变压器原边、然后经过MOS再到Vbus形成回路。本来原边线圈电感特性,其电流不能突变,本应呈线性上升,但由于原边线圈匝间存在的分布电容(如下图中的C),在开启瞬间,使Vbus经分存电容C到MOS有一高频通路,所以形成一时间很短尖峰。

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下面再上两个英文资料,上面的C在下图中等效于Cp或者是Ca

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经分析,知道此尖峰电流是变压器的原边分布参数造成,所以要从原边绕线层与层指尖间着手,可以加大间隙来减少耦合,也可以尽量设计成单层绕组。

例如变压器尽量选用Ae值大的,使设计时绕组圈数变少减少了层数,从而使层间电容变小。也可减少线与线之间的接触面,达到减少分布电容的目的。如三明治绕法把原边分开对此尖峰有改善,还能减少漏感。当然,无论怎样不能完全避免分布电容的存在,所以这个尖峰是不能完全消除的。并且这个尖峰高产生的振荡,对EMI不利,实际工作影响倒不大。但如果太高可能会引起芯片过流检测误触发。

所以电源IC内部都会加一个200nS-500nS的LEB Time,防止误触发,就是我们常说的消隐。

问题二,直流开关电源MOS关端时,IS电流波形上有个凹陷(如下图红色圈内的电流波形的凹陷)这是怎么回事?怎么改善?

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说这个原因之前先对比下mos漏极电流Id与mos源极电流Is的波形。

实测Id波形如下

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实测Is波形如下

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从上面的这两个图中看出,ID比IS大一点是怎么回事?其实Is 是不等于Id的,Is = Id+Igs(Igs在这里是负电流,Cgs的放电电流如下图),那A,B 两点波形,就容易解释了。

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Id比Is大,是由于IS叠加了一个反向电流,所以出现Is下降拐点。显然要改善这个电流凹陷可以换直流开关电源MOS管型号来调节。

看了上面Id的电流波形后问题又来了,mos关断时ID的电流为何会出现负电流?如下图

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MOS关断时,漏感能量流出给Coss充到高点,即Vds反射尖峰的顶点上。到最高点后Lk相位翻转,Coss反向放电,这时电流流出,也就是Id负电流部份的产生。

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