(AO3401A封装 尺寸AO3401A代替 替换AO3401A应用电路图 引脚功能图)功率MOSFET在同步整流中的应用+同步整流的工作方式+Flyback中的损耗分析+失效与可靠性+dv/dt损坏
2019-07-30 13:42:26
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NCE6009AS

1:稳压电路 晶体管  稳压管的型号

NCE60D09AS

2:绝缘栅型场效应管、MOS场效应管、半导体

NCE6012AS

3:mos晶体管的工作原理

NCE6020AL

4:电子元器件

NCE6020AI

(AO3401A封装 尺寸AO3401A代替 替换AO3401A应用电路图 引脚功能图AO3401A最低导通 开启电压)功率MOSFET在同步整流中的应用---功率MOSFET在同步整流中的应用:

5:mos晶体管的栅极    AOS公司

NCE6020K

6:mos晶体管源极      AOS半导体

NCE6020L

目前,随着全球节能减排的发展趋势,电源系统对效率的要求越来越高,为了满足效率的要求,MOSFET以其开关速度快,导通电阻低等优点在开关电源领域中得到了广泛应用,如电源适配器、LED驱动器,镇流器、PC电源等均广泛地应用了MOSFET。

7:vdmos,mosfet      AOSMOS管

NCE6020I

8:MESFET工作原理     AOS模拟开关

NCE6020AK

在低电压,高电流的应用中,如果电源系统的次级使用二极管进行整流,由于其存在0.7V左右的压降,这将造成很大的能量损失,达不到能耗的要求。为了提升整流效率,使用MOSFET代替二极管进行整流,由于MOSFET低至仅仅几个毫欧的Rds(on),将使得开关电源的效率大大提升。

9:双栅mosfet        AOSTVS二极管

NCE6030K

10:功率mosfet       AOSIGBT模块

AOT9N70

因此,本文以LLC、Forward等拓扑为例,对次级同步整流MOSFET的选取、应用中应注意的问题作了详细的介绍和分析,从而为设计工程师提供一些依据,来找到系统设计的一些问题,提高电子系统的可靠性。

11:电子元件

AOT3N100

12:mos场效应管参数   AOS公司

AOT5N100

(AO3401A封装 尺寸AO3401A代替 替换AO3401A应用电路图 引脚功能图AO3401A最低导通 开启电压)功率MOSFET在同步整流中的应用---一、同步整流的基本原理:

13:mos场效应管用途   AOS半导体

AOTF11N70

14:mosfet      AOS代理商

AOTF7N70

如下图一为传统的次级整流电路,该电路使用快恢复或者肖特基二极管进行整流,快恢复二极管的VF一般为0.7V-1V,肖特基二极管的VF也有0.2V-0.3V,在电流比较大时,二极管上将产生很大的损耗,Po=VF*IF。

15:场效应管是什么

AOTF9N70

16:mos管是什么

AOTF3N80

17:mos管  场效应管的基本知识

AOTF8N80

图二为使用MOSFET作为整流管时的电路,由于MOSFET的导通电阻Rds(on)的压降要比二极管的正向压降VF低的多,比如AON6230(VDS=40V,Rds(on)=1.44mΩ ),假设电流为20A,Duty=60%,则Po=IF2*Rdson*D=20*20*1.44*1.3*0.6=448mV(此处假设MOSFET的结温为100℃),此时MOSFET的损耗比使用肖特基二极管时要低很多。

18:mos管怎么用    AOSMOS管

AOTF10N90

19:大功率mos管驱动电路

AOTF3N90

20:MOS管选型表要求

M5358替代SP5628

如图三,二极管的特性曲线和MOSFET导通时的伏安特性曲线可知,只有在一定的电流范围内,同步整流(SR)的效率才会优于二极管。当电流高于这一数值时,MOSFET的损耗反而会高于二极管,这是因为此时MOSFET的温度很高,导致Rds(on)很大。

21:电子器件,MOS管  AOS公司

M5358替代CR6228

22:元器件交易网

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23:MOS管当开关管怎么用的

M5832可替换OB2532

(AO3401A封装 尺寸AO3401A代替 替换AO3401A应用电路图 引脚功能图AO3401A最低导通 开启电压)功率MOSFET在同步整流中的应用---一.1:同步整流驱动方式:

24:热管的工作原理

M5358替换OB2358

同步整流电路按照MOSFET的驱动方式分为自动驱动方式(self-driven)和IC驱动方式(IC-driven)。

25:超结场效应管    AOS半导体

ME25N15AL

自动驱动方式的驱动信号直接来自变压器的次级,其驱动线路如图四所示,该电路结构简单,但是缺点也非常明显,首先由于SR的驱动电压与输入电压成正比,在输入电压较高时,很难保证Vgs的耐压,而且次级绕组的漏感也可能会影响驱动电压。

26:mos管工作用途    AOSMOS管

ME25N15

其次,负载较轻进入不连续电流模式(DCM)时,可能会有反向电流流过次级绕组、SR、MOSFET到地,反向电流是非常危险的,很可能导致MOSFET失效,后面再详细论述。

27:AOS万代mos管

ME25N06

IC驱动方式通过漏源电压检测,实现对MOSFET开关的控制,这种驱动方式解决很多自驱动存在的问题,死区时间得以精确控制,而且轻载时可以避免出现反向电流。

28:高压晶体管     AOS万代

ME25P03

29:快恢复和超快恢复二极管

ME20N15

30:晶体管得工作原理,mos器件

XCM526

(AO3401A封装 尺寸AO3401A代替 替换AO3401A应用电路图 引脚功能图AO3401A最低导通 开启电压)功率MOSFET在同步整流中的应用---一.2:MOSFET在同步整流的工作方式:

31:mos二极管,mos    AOS美国万代

XD9243

32:线性稳压器,MOS管电源

XD9242

次级使用MOSFET进行同步整流,一方面因为MOSFET具有非常低的Rds(on),这样就带来极低的conduction loss。

33:ic采购

XD9261

另一 方面,SR MOSFET工作在ZVS状态,开关损耗非常小,如下图六所示,MOSFET开启之前,体二极管已经导通续流,所以是零电压开通。

34:续流二极管

XD9260

如下图七所示, MOSFET关断之后,电流转而流向体二极管,Vds电压 -直接近于零,所以是零电压关断。

35:功率开关管    AOS功率IC

XC6368

36:MOS管设计电源

XC6367

37:电容的作用     AOS美国万代

XC6372

(AO3401A封装 尺寸AO3401A代替 替换AO3401A应用电路图 引脚功能图AO3401A最低导通 开启电压)功率MOSFET在同步整流中的应用---二、MOSFET在Flyback+同步整流中的损耗分析:

38:PWM控制电路

XC6371

39:MOS管驱动      AOS美国万代

XC9101

Flyback变换器,若次级使用同步整流,不建议使用自驱动的方式。初级MOSET开通之前SR MOSFET必须关断,否则将出现共通的现象,CCM模式下,将会出现共通,所以CCM不能使用自驱动方式。

40:电感的基本知识     AOS公司

L2SA1037AKQLT1G

在DCM模式下,当初级MOSFET开通时,初级线圈的Lm储能,初级MOSFET关闭时,初级储存的能量转移到次级,在此期间次级能量完全释放。

41:MOS管开关条件

L2SA1037AKRLT1G

当次级的电流释放到零时,SR MOSFET必须关断,否则将出现方向电流从输出电容流向次级绕组,再通过SRMOSFET到地。

42:MOS管集成电路    AOS半导体

L2SA1037AKSLT1G

若使用自驱动,将无法精确控制SRMOSFET的关断时机。下 面主要介绍一下外部驱动(IC驱动)的同步整流方案。如图八为Flyback+外部驱动SSR原理图。假设系统工作在CCM,SR MOSFET的损耗主要包括以下几个部分:

43:MOS管续流二极管     AOS万代

L2SA1576AQT1G

44:ic代理

L2SA1576ART1G

(1)死区时间内( tdon和tdoff) ,体二极管运载电流产生的损耗,该损耗的大小跟体二极管的正向压降VF,流过体二极管的电流Isd,死区时间td,和工作频率Fsw相关,具体计算公式如下:

45:MOS管工作详解      AOSMOS管

L2SA1576AST1G

Pdiode=VF * Isd * td *Fsw

46:P沟道mos管

L2SA1774QT1G

从以上公式可以得出,在Isd, td, Fsw 一定的情况下,VF越小的MOSFET可以得到越高的效率。

47:mos管电源中作用

L2SA1774RT1G

(2)由于系统工作在CCM,在体二极管关闭时,其正向电流并没有到零,所以体二极管需要进行反向恢复,而产生反向恢复损耗,该损耗跟Qrr相关,低的Qrr可以带来较低的二极管开关损耗和较低的电压尖峰。

48:mos管应用电路      AOS公司

L2SA1774ST1G

(3) SR MOSFET导通时,Rds(on)产生的导通损耗;Pconduction=I2rms*Rds(on)。

49:mos管封装

L2SA812QLT1G

一般情况下, 如果其他条件固定,Rds(on)越低, 系统的效率就会越高。但是,在有些情况下,刚好相反。较低的Rdson)会导致SR MOSFET提前关断,Rds(on)较小降低的损可能不足以弥补二极管导通时间变长增加的损耗。所以,在同步整流的应用中,并不是Rds(on)越小越好。

50:mos管工作原理

NCE6045G

51:mos管的三个极

NCE6050KA

(4)驱动损耗,该损耗跟Qg的大小、驱动频率Fsw和驱电压Vg相关, 计算公式如下:P=Qg * Fsw * Vg

52:mos管驱动芯片    AOS美国万代

NCE6050I

较低的Qg可以减小MOSFET开通延时,从而减小体二极管导通时的损耗。如果Qg过大, 当SR MOSFET关断时,可能导致初级MOSFET和ISR MOSFET共通的发生,这是非常危险的,将可能导致初级MOSFET过流损坏。

53:场效应管符号    AOS代理商

NCE6050

54:MOS管开关电路   AOS公司

NCE6050K

(5) Coss的损耗,在SR MOSFET体二极管关断时,Coss与变压器次级漏感谐振,这此能量将在电路的snubber上消耗掉,所以较大的Coss将带来较大的损耗;

55:电子电路图网    AOS半导体

NCE6050A

若系统工作在DCM或者QR模式时,由于在初级MOSFET导通之前,次级电流已经到零,所以次级SR MOSFET体二极管不存在反向恢复损耗。

56:快恢复二极管

NCE6050IA

(AO3401A封装 尺寸AO3401A代替 替换AO3401A应用电路图 引脚功能图AO3401A最低导通 开启电压)功率MOSFET在同步整流中的应用---三、MOSFET在同步整流中的失效与可靠性:

57:场效应管       AOSMOS管

NCE6058

58:24v开关电源     AOS代理商

NCE6058K

用MOSFET代替二极管进行次级整流,由于其较低的Rds(on)使得系统效率大幅提高,但是,这也使得系统变得较为复杂,对工程师的要求也大幅提高,如果设计不良,效率提升有可能达不到预期的效果,甚至可能导致SR MOSFET失效。在同步整流中,MOSFET失效模式主要有三种,较大的二极管反向恢复电流导致失效,较大的二极管反向恢复dv/dt导致失效,反向电流导致失效。在实际的应用中,很少有单一模式的MOSFET失效,大多情况下都是多种失效模式并存。

59:24v开关电源电路图   AOS公司

NCE6075

60:igbt驱动电路     AOS半导体

AOTF4N90

(AO3401A封装 尺寸AO3401A代替 替换AO3401A应用电路图 引脚功能图AO3401A最低导通 开启电压)功率MOSFET在同步整流中的应用---三.1:二极管反向恢复失效:

61:igbt是什么     AOS代理商

AOTF6N90

当SR MOSFET体二极管外加正向电压时,P区的空穴(多子)流向N区,N区的电子(多子)流向P区。进人P区的电子和进人N区的空穴分别成为该区的少子。当SR MOSFET体二极管施加反向电压时,P区存储的电子和N区存储的空穴不会马上消失,在反向电场作用下,P区电子被拉回N反,N区空穴被拉回P区,形成反向漂移电流。所以,同步整流MOSFET体二极管在关闭时,需要进行反向恢复,此反向恢复电流可能会导致MOSFET失效。

62:led电路     AOS模拟开关

AOTF9N90

63:led电路图    AOSTVS二极管

AOTF3N100

64:led路灯电源    AOSIGBT模块

AOTF5N100

如下MOSFET的剖面图(图十左),在其内部存在很多寄生参数,源极和漏极之间的二极管,源漏之间的NPN型BJT, P body电阻Rp, N-和P body之间的电容Cdb等,如图十(右)是MOSFET的等效电路(体二极管未画出)。

65:led驱动       AOS功率IC

AOWF11N70

SR MOSFET在关闭时,Vgs会先降低为0V,这样MOSFET的低阻抗沟道就会关断,紧接着MOSFET的体二极管就开始续流,如下左图,二极管续流时,电流从P+(S)流向N+(D)。当初级MOSFET导通时,SR MOSFET的体 二极管被反向偏置而进行反向恢复,二极管反向恢复电流IR的方向如红色箭头所示,该电流会流过P区电阻Rp,继而在Rp上产生一个电压,该电压如果超过BJT的Vhe(sat) (一般为0.7V左右),BJT就会导通,然后电流就会流过BJT,BJT的温度就会升高,由于其Vce(sat)具有负温度特性,即温度越高,Vce(sat)越低,这样Vce(sat)就会更低,然后就会有更多电流流过BJT,其温度就更高,这样就出现了热跑脱现象,从而导致MOSFET失效。

66:集成电路芯片    AOS美国万代

AOWF9N70

67:led驱动电路     AOS模拟开关

AOZ1015AI

68:led驱动电源      AOS公司

AOZ1017AI

反向恢复电流IR跟二极管正向导通电流IF成正比,IF越大,IR就越大,所以当电源系统负载较大或者输出短路时发生此种失效的可能性就大大增加。

69:led驱动芯片    AOS半导体

AOZ1017AIL

70:led照明电路    AOS代理商

XC9105

(AO3401A封装 尺寸AO3401A代替 替换AO3401A应用电路图 引脚功能图AO3401A最低导通 开启电压)功率MOSFET在同步整流中的应用---三.2: dv/dt损坏:

71:p沟道场效应管   AOSMOS管

XC9104

在SR MOSFET体二极管反向恢复时,Vds电压的dv/dt会在寄生电容Cdb上产生位移电流(displacement current) ,该电流大小为C*dv/dt,位移电流从Cdb流过Rp(图十一),如果该电流足够大,其在Rp上产生的电压可能会触发寄生BJT导通,一且BJT导通,就像前面叙述的一 样,BJT导通之后就会出现热跑脱现象,导致MOSFET失效。

72:场效应晶体管    AOS美国万代

XC9103

73:场效应管原理    AOS公司

XC9107

74:场效应管型号    AOS半导体

XC9106

以上两种失效模式均为单一失效模式,在实际的应用中,很少会发生单一失效,一般都是几种失效模式同时发生。我们通过如下的实例来阐述这一问题。 图十二为FIyback SR MOSFET反向恢复波形,MOSFET的BVdss为100V。

75:场效应管开关电路   AOS代理商

XC9111

t1时刻:初级MOSFET的Vgs电压到达Vth,初级MOSPET和次级MOSFET开始换流,初级MOSFET电流增加,次级SR MOSFET电流开始减小。

76:场效应管功率放大器   AOSMOS管

XC9110

t2-t3:即Ta,从t2时刻开始,二极管电流开始反向,该反向恢复电流流过P body和N-的结合处,如果该电流过大,在Rp上产生很大的压降,将有可能导致寄生BJT导通,从而使MOSFET损坏。另一方面,在t2和t3中间的某一时刻开始,二极管的耗尽层开始建立,二极管上开始承受反向电压,如果该电压的dv/dt过大,将可能在Cdb上产生较大的位移电流,该位移电流流过Rp将进一步抬高Rp上的电压,让SR MOSFET失效的机会进一步提高。

77:电路图分析     AOS功率IC

XC9116

78:场效应管功放电路   AOS公司

XC9119

t3-t4: 此时SR  MOSFET  Vds超过其最大耐压BVDss,MOSFET进人雪崩状态,根据二极管的伏安特性,此时会有很大的反向电流从N-流向P body, 该电流同样流过Rp,进一步提高Rp上电压,最终导致在t4时刻SR MOSFET失效。

79:场效应管功放    AOS半导体

XC9122

80:场效应管工作原理   AOS代理商

ME20N10

81:场效应管工作电压  AOS美国万代

ME20P06

(AO3401A封装 尺寸AO3401A代替 替换AO3401A应用电路图 引脚功能图AO3401A最低导通 开启电压)功率MOSFET在同步整流中的应用---三.3:反向电流:

82:场效应管符号    AOS公司

ME20P03

如下图十三为Flyback+同步整流原理图,正常情况下,SR MOSFET导通时,电流的路径如绿色箭头所示,从级次线圈流向输出电容(负载),再到SR MOSFET,最后回到次级线圈。但是,有些情况下,比如SR controller无反向电流保护或者采用自驱动时,当SR MOSFET的电流下降到零,SR MOSFET并没有马上关掉,而是继续导通,这时候电流就会反向,即输出电容流向次级线圈,再到SR MOSFET,最后到输出电容的地。如果这种情况发生,将很可能导致SR MOSFET失效。

83:场效应管的作用   AOSMOS管

ME20N03

84:场效应管的参数   AOS半导体

ME16P10

85:场效应管测量    AOS美国万代

M6362A

当SR MOSFET的正向电流下降到零时,如果其继续导通,就相当于输出电容被SR MOSFET短路,SR MOSFET流过的电流将迅速升高,其最大值Ipeak计算如下:Ipeak=Vo*Ton/Lsec

86:稳压电源电路图   AOS代理商

M6103

此处,Vo为输出电压,Ton为SR MOSFET反向电流流过的时间,Lsec为次级线圈的电感和PCB走线电感之和。我们假设Vo=24V, Ton-500nS,Lsec=200nH,则Ipeak=60A。在如此高的电流下,当SR MOSFET关闭时,次级电感和PCB走线电感上存贮的能量会全部施加在SR MOSFET上,SR MOSFET将进入UIS(unclamp inductive switching),当超过SR MOSFET的UIS能力时将发生失效。

87:稳压二极管参数    AOS半导体

M6101

88:电路图符号    AOSMOS管

M5576

(AO3401A封装 尺寸AO3401A代替 替换AO3401A应用电路图 引脚功能图AO3401A最低导通 开启电压)功率MOSFET在同步整流中的应用---四、SR MOSFET PCB布线注意事项:


SR MOSFET PCB布线时需要遵循以下原则:


1、A走线尽量短,且从最靠近SR MOSFET 源极的地方引出连接到controller的地,如果引出点离源极太远,等同于MOSFET的源极串联了一个电感,该电感会减慢MOSFET的开关速度,在一定程度 上会影响其开关损耗。


2、Rg为SR MOSFET的外部电阻,用来减小switching noise,若需要该电阻,请尽量放置在靠近SR  MOSFET栅极的地方。Rg不能太大,一般不超过10欧姆, 若电阻太大,在初级MOSFET关闭,SR MOSPET反向恢复时,Vds上会有一个很高的dv/dt,该dv/dt在Cgd上会产生一个电流Igd=Cgd*dv/dt,Igd流过Rg会抬高Vgs的电压,可能导致SR MOSFET误导通。


3、Rs的主要作用是为controller提供ESD保护,所以要放置在距离controller最近的地方。RS另一端(B走线)要连接到距离SR MOSFET的漏极最近的地方,且越短越好,用来正确的侦测SR MOSFET漏源电压。

(AO3401A封装 尺寸AO3401A代替 替换AO3401A应用电路图 引脚功能图AO3401A最低导通 开启电压)功率MOSFET在同步整流中的应用---五:结论:


为了达到使用同步整流对效率提升的目的,理解MOSFET的参数,SR MOSFET的工作原理、常见失效模式以及PCB布线规则至关重要。


(一) SR MOSFET工作在ZVS状态,体二极管会先于SR MOSFET开通,晚于SR MOSFET关断;


(二)低的Qrr可以减小二极管的开关损耗和电压尖峰,低VF可以减小二极管的导通损耗,Qg越大,开关延时越长,驱动损耗也会增大;


(三) SR MOSFET的Rds(on)并不是越低越好,在使用IC驱动时,低的Rds(on)会让SR MOSFET提前关断,影响效率;


(四)在任何情况下,SR MOSFET都不能出现反向电流,由于反向电流的存在,在SR MOSFET关断时,其会进人UIS,很可能导致SR MOSFET失效;


(五)当使用IC驱动,PCB布线时,驱动回路要尽量小,VDS电压侦测点要尽量的靠近SRMOSFET的引脚;

89:稳压二极管型号   AOS美国万代

M5573

90:稳压芯片    AOS公司

AOZ6115CI

91:肖特基二极管    AOS半导体

AOZ6115HI

92:锂电保护芯片   AOS美国万代

AOZ6134DI

93:锂离子电池工作原理  AOS代理

AOZ6135HI

94:电子新闻

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95:AOS万代官网

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98:碳化硅二极管   AOS半导体

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99:电器元件   AOS美国万代

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100:电路图符号大全  AOS公司

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