要实现LLC原边MOSFET ZVS,MOSFET电容必须满足的条件

2018-06-11 07:51 次阅读

LLC的优势之一就是能够在比较宽的负载范围内实现原边MOSFET的零电压开通(ZVS),MOSFET的开通损耗理论上就降为零了。要保证LLC原边MOSFET的ZVS,需要满足以下三个基本条件:

1)上下开关管50%占空比,1800对称的驱动电压波形;

2)感性谐振腔并有足够的感性电流

3)要有足够的死区时间维持ZVS。

图a)是典型的LLC串联谐振电路。图b)是感性负载下MOSFET的工作波形。由于感性负载下,电流相位上会超前电压,因此保证了MOSFET运行的ZVS。要保证MOSFET运行在感性区,谐振电感上的谐振电流必须足够大,以确保MOSFET源漏间等效的寄生电容上存储的电荷可以在死区时间内被完全释放干净。

要实现LLC原边MOSFET ZVS,MOSFET电容必须满足的条件

当原边的MOSFET都处于关断状态时,串联谐振电路中的谐振电流会对开关管MOSFET的等效输出电容进行充放电。MOSFET都关断时的等效电路如下图所示:

要实现LLC原边MOSFET ZVS,MOSFET电容必须满足的条件

通过对上图的分析,可以得出需要满足ZVS的两个必要条件,如下:

要实现LLC原边MOSFET ZVS,MOSFET电容必须满足的条件

公式看上去虽然简单,然而一个关于MOSFET等效输出电容Ceq的实际情况,就是MOSFET的等效寄生电容是源漏极电压Vds的函数,之前的文章对于MOSFET的等效寄生电容进行过详细的理论和实际介绍。,也就是说,等效电容值的大小会随着Vds的变化而变化。如下图所示,以Infineon的IPP60R190P6为例:

要实现LLC原边MOSFET ZVS,MOSFET电容必须满足的条件

LLC串联谐振电路MOSFET的Vds放电过程分为四个阶段,如下图所示, (I) 380V-300V; (II) 300V-200V; (III) 200V-100V; (IV)100V-0V。

要实现LLC原边MOSFET ZVS,MOSFET电容必须满足的条件

从图中可以看出,(I)和(IV)两部分占据了Vds放电时间的将近2/3,此时谐振腔的电感电流基本不变。这两部分之所以占据了Vds放电的大部分时间,主要原因在于当Vds下降到接近于0的时候,MOFET源漏间的寄生电容Coss会指数的增加。因此要完全释放掉这一部分的电荷,需要更长的LLC谐振周期和释放时间。

因此选择合适的MOSFET(足够小的等效寄生电容),对于ZVS的实现至关重要,尤其是当Vds接近于0的时候,等效输出电容要足够小,这样还可以进一步降低死区时间并提高LLC的工作效率。

下图进一步说明如何选择合适的ZVS方案。

要实现LLC原边MOSFET ZVS,MOSFET电容必须满足的条件

图(a):理想的ZVS波形;

图(b):Vds还没下降到0,Vgs已经出现。此种情况下,LLC串联谐振就会发生硬开关。应对之策需要减少变压器的励磁电流,或者适当增加死区时间(如果IC选定,死区时间一般就固定了);

图(c):实现了ZVS,但是谐振腔的电流不足以维持MOSFET体内二极管的持续导通。

图(d)死区时间过于长了,会降低整个LLC的工作效率。

总之,MOSFET的等效输出电容对于LLC原边MOSFET ZVS的实现是至关重要的。如果MOSFET已经选定,谐振腔需要仔细计算、调试和设定,并选取合适的死区时间,来覆盖所有负载的应用范围。实际应用中对于稳态运行的硬开关都可以通过设计进行修正从而达到稳定运行的设计目的。然而开机过程中的硬开关(软启高频到低频过程中),尤其是开机过程中的头几个开关周期,对于有些设计和方案,硬开关是避免不了的。

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3是一款可调输出非同步升压控制器,用于驱动外部N沟道MOSFET。该器件采用峰值电流模式控制和内部斜率补偿。该IC集成了一个内部稳压器,为栅极驱动器提供电荷。保护功能包括内部设置软启动,欠压锁定,逐周期电流限制和热关断。其他功能包括低静态电流睡眠模式和外部同步开关频率。 特性 优势 具有内部斜率补偿的峰值电流模式控制 LED PWM调光能力 0.2 V 2%参考电压恒流负载 宽输入电压和负载范围内的良好瞬态响应 宽输入电压范围为3.2 V至45 V 精确的电流/电压调节 输入欠压锁定 适用于各种各样的应用程序 内部软启动 禁用启动在欠压条件下 睡眠模式下的低静态电流 降低浪涌电流 逐周期电流限制保护 电流非常低 打嗝模式过流保护 防止过电流情况 热关机 热保护IC 应用 终端产品 LED照明,背光,前照灯 启停系统 升压,SEPIC(非反相降压升压) 直接注气 汽车系统 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 20:02 185次 阅读
NCV8873 非同步升压控制器 汽车级

NCV898031 非同步SEPIC /升压控制器 2 MHz

031是一款可调输出非同步2 MHz SEPIC / boost控制器,用于驱动外部N沟道MOSFET。该器件采用峰值电流模式控制和内部斜率补偿。该IC集成了一个内部稳压器,为栅极驱动器提供电荷。 保护功能包括内部设置软启动,欠压锁定,逐周期电流限制和热关断。 其他功能包括低静态电流睡眠模式和微处理器兼容使能引脚。 特性 优势 具有内部斜率补偿的峰值电流模式控制 宽输入电压和负载范围内的良好瞬态响应 1.2 V 2%参考电压 准确的电压调节 2 MHz固定频率操作 卓越的瞬态响应,较小尺寸的滤波元件,基频高于AM频段 宽输入电压范围3.2 V至40 V,45 V负载转储 适用于各种应用 输入Und ervoltage Lockout(UVLO) 禁用欠压条件下的启动 内部软启动 减少启动期间的浪涌电流 睡眠模式下的低静态电流 非常低的关闭状态电流消耗 逐周期电流限制保护 防止过电流情况 打嗝模式短路保护(SCP) 防止短路故障 热关断(TSD) 热保护IC 应用 终端产品 启动 - 停止系统 SEPIC(非反相降压 - 升压),升压,反激...
发表于 07-29 19:02 193次 阅读
NCV898031 非同步SEPIC /升压控制器 2 MHz

NCV8851-1 汽车平均电流模式控制器

1-1是一款可调输出,同步降压控制器,可驱动双N沟道MOSFET,是大功率应用的理想选择。平均电流模式控制用于在宽输入电压和输出负载范围内实现非常快速的瞬态响应和严格调节。该IC集成了一个内部固定的6.0 V低压差线性稳压器(LDO),为开关模式电源(SMPS)底栅驱动器提供电荷,从而限制了过多栅极驱动的功率损耗。该IC设计用于在宽输入电压范围(4.5 V至40 V)下工作,并且能够在500 kHz下进行10至1次电压转换。其他控制器功能包括欠压锁定,内部软启动,低静态电流睡眠模式,可编程频率,SYNC功能,平均电流限制,逐周期过流保护和热关断。 特性 优势 平均电流模式控制 快速瞬态响应和简单的补偿器设计 0.8 V 2%参考电压 可编程输出电压的严格公差 4.5 V至40 V的宽输入电压范围 允许通过负载突降情况直接调节汽车电池 6.0 V低压差线性稳压器(LDO) 耗材栅极驱动器的内部电源 输入UVLO(欠压锁定) 在欠压条件下禁用启动 内部软启动 降低浪涌电流并避免启动时输出过冲 睡眠模式下1.0μA的最大静态电流 睡眠电流极低 自适应非重叠...
发表于 07-29 19:02 276次 阅读
NCV8851-1 汽车平均电流模式控制器

LV5725JA 降压转换器 DC-DC 1通道

JA是一个降压电压开关稳压器。 特性 优势 宽输入动态范围:4.5V至50V 可在任何地方使用 内置过流逐脉冲保护电路,通过外部MOSFET的导通电阻检测,以及HICCUP方法的过流保护 烧伤保护 热关闭 热保护 负载独立软启动电路 控制冲击电流 外部信号的同步操作 它可以改善发生两个稳压器IC之间的振荡器时钟节拍 电源正常功能 稳定性操作 外部电压为输出电压高时可用 应用 降压方式开关稳压器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 19:02 61次 阅读
LV5725JA 降压转换器 DC-DC 1通道

FSEZ1317WA 集成了功率MOSFET的初级侧调节PWM

代初级侧调节(PSR)和高度集成的PWM控制器提供多种功能,以增强低功耗反激式转换器的性能。 FSEZ1317WA的专有拓扑结构TRUECURRENT®可实现精确的CC调节,并简化电池充电器应用的电路设计。与传统设计或线性变压器相比,可以实现低成本,更小,更轻的充电器。为了最大限度地降低待机功耗,专有绿色模式提供关断时间调制,以在轻载时线性降低PWM频率条件。绿色模式有助于电源满足节能要求。 通过使用FSEZ1317WA,可以用很少的外部元件实现充电器并降低成本。 特性 30mW以下的低待机功率 高压启动 最少的外部元件计数 恒压(CV)和恒流(CC)控制无二次反馈电路 绿色模式:线性降低PWM频率 固定频率为50kHz的PWM频率以解决EMI问题 CV模式下的电缆补偿 CV中的峰值电流模式控制模式 逐周期电流限制 V DD 使用Auto Restar进行过压保护t V DD 欠压锁定(UVLO) 栅极输出最大电压钳位在15V 自动重启固定过温保护 7导联SOP 应用 电子书阅读器 外部AC-DC商用电源 - 便携消费型 外部AC-D...
发表于 07-29 19:02 49次 阅读
FSEZ1317WA 集成了功率MOSFET的初级侧调节PWM

FSEZ1016A 带有集成式MOSFET的初级端调节PWM控制器

度集成的PWM控制器具备多种功能,可增强低功率反激转换器的性能.FSEZ1016A专有的拓扑简化了电路设计,特别是电池充电器应用中的电路设计。与传统设计或线性变压器相比,它成本更低,尺寸更小,具有更轻的充电器。启动电流仅为10μA,允许使用大启动电阻以实现进一步的节能。为了最大限度地降低待机功耗,专有绿色模式提供了关断时间调制,以在轻载条件下线性降低PWM频率。绿色模式有助于电源达到节电要求。通过使用FSEZ1016A,充电器可以用极少的外部元件和最低的成本来完成.FSEZ1016A系列控制器提供7引脚SOIC封装。 特性 恒压(CV)和恒流(CC)控制( 通过飞兆专有的TRUECURRENT™技术实现精准恒定电流 绿色模式功能:线性降低PWM频率 42 kHz的固定PWM频率(采用跳频来解决电磁干扰问题) 恒压模式下的电缆补偿 低启动电流:10μA 低工作电流:3.5 mA 恒压模式下的峰值电流模式控制 逐周期限流 V DD 过压保护(带自动重启) V DD 欠压锁定(UVLO) 带闩锁的固定过温保护(OTP) 采用SOIC-7封装 应用 ...
发表于 07-29 19:02 47次 阅读
FSEZ1016A 带有集成式MOSFET的初级端调节PWM控制器

NCP81231 降压控制器 USB供电和C型应用

31 USB供电(PD)控制器是一款针对USB-PD C型解决方案进行了优化的同步降压控制器。它们是扩展坞,车载充电器,台式机和显示器应用的理想选择。 NCP81231采用I2C接口,可与uC连接,以满足USB-PD时序,压摆率和电压要求。 NCP81231工作在4.5V至28V 特性 优势 I2C可配置性 允许电压曲线,转换速率控制,定时等 带驱动程序的同步降压控制器 提高效率和使用标准mosfet 符合USB-PD规范 支持usb-pd个人资料 过压和过流保护 应用 终端产品 USB Type C 网络配件 消费者 停靠站 车载充电器s 网络中心 桌面 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 19:02 68次 阅读
NCP81231 降压控制器 USB供电和C型应用

NCP81239 4开关降压 - 升压控制器 USB供电和C型应用

39 USB供电(PD)控制器是一种同步降压升压,经过优化,可将电池电压或适配器电压转换为笔记本电脑,平板电脑和台式机系统以及使用USB的许多其他消费类设备所需的电源轨PD标准和C型电缆。与USB PD或C型接口控制器配合使用时,NCP81239完全符合USB供电规范。 NCP81239专为需要动态控制压摆率限制输出电压的应用而设计,要求电压高于或低于输入电压。 NCP81239驱动4个NMOSFET开关,允许其降压或升压,并支持USB供电规范中指定的消费者和供应商角色交换功能,该功能适用​​于所有USB PD应用。 USB PD降压升压控制器的工作电源和负载范围为4.5 V至28 V. 特性 优势 4.5 V至28 V工作范围 各种应用的广泛操作范围 I2C接口 允许uC与设备连接以满足USB-PD电源要求 将频率从150 kHz切换到1200 kHz 优化效率和规模权衡 过渡期间的压摆率控制 允许轻松实施USB-PD规范 支持USB-PD,QC2.0和QC3.0配置文件 过电压和过流保护 应用 终端产品 消费者 计算 销售点 USB Type-C USB PD 桌面 集线器 扩展...
发表于 07-29 19:02 86次 阅读
NCP81239 4开关降压 - 升压控制器 USB供电和C型应用

ADP3211 同步降压控制器 7位 可编程 单相

1是一款高效的单相同步降压开关稳压控制器。凭借其集成驱动器,ADP3211经过优化,可将笔记本电池电压转换为高性能英特尔芯片组所需的电源电压。内部7位DAC用于直接从芯片组或CPU读取VID代码,并将GMCH渲染电压或CPU核心电压设置为0 V至1.5 V范围内的值。 特性 优势 单芯片解决方案。完全兼容英特尔®IMVP-6.5 CPU和GMCH芯片组电压调节器规格集成MOSFET驱动器。 提高效率。 输入电压范围为3.3V至22V。 提高效率。 最差±7mV -case差分感应核心电压误差超温。 提高效率。 自动节电模式可在轻负载运行期间最大限度地提高效率。 提高效率。 软瞬态控制可降低浪涌电流和音频噪声。 当前和音频缩减。 独立电流限制和负载线设置输入,以增加设计灵活性。 改进设计灵活性ity。 内置电源良好屏蔽支持电压识别(VID)OTF瞬变。 提高效率。 具有0V至1.5V输出的7位数字可编程DAC。 提高效率。 短路保护。 改进保护。 当前监听输出信号。 提高效率。 这是一款无铅设备。完全符合RoHS标准和32引...
发表于 07-29 19:02 64次 阅读
ADP3211 同步降压控制器 7位 可编程 单相

NCP81149 具有SVID接口的单相电压调节器 适用于计算应用

49是一款单相同步降压稳压器,集成了功率MOSFET,可为新一代计算CPU提供高效,紧凑的电源管理解决方案。该器件能够在带SVID接口的可调输出上提供高达14A TDC的输出电流。在高达1.2MHz的高开关频率下工作,允许采用小尺寸电感器和电容器,同时由于采用高性能功率MOSFET的集成解决方案而保持高效率。具有来自输入电源和输出电压的前馈的电流模式RPM控制确保在宽操作条件下的稳定操作。 NCP81149采用QFN48 6x6mm封装。 特性 优势 4.5V至25V输入电压范围 针对超极本和笔记本应用进行了优化 支持11.5W和15W ULT平台 符合英特尔VR12.6和VR12.6 +规格 使用SVID接口调节输出电压 可编程DVID Feed - 支持快速DVID的前进 集成栅极驱动器和功率MOSFET 小外形设计 500kHz~1.2MHz开关频率 降低输出滤波器尺寸和成本 Feedforward Ope输入电源电压和输出电压的比例 快线瞬态响应和DVID转换 过流,过压/欠压和热保护 防止故障 应用 终端产品 工业应用 超极本应用程序 笔记本应用程序 集成POL U...
发表于 07-29 19:02 32次 阅读
NCP81149 具有SVID接口的单相电压调节器 适用于计算应用

NCP81141 Vr12.6单相控制器

41单相降压解决方案针对Intel VR12.6兼容CPU进行了优化。该控制器结合了真正的差分电压检测,差分电感DCR电流检测,输入电压前馈和自适应电压定位,为台式机和笔记本电脑应用提供精确调节的电源。单相控制器采用DCR电流检测,以降低的系统成本提供对动态负载事件的最快初始响应.NCP81141集成了内部MOSFET驱动器,可提高系统效率。提供高性能操作误差放大器以简化系统的补偿。获得专利的动态参考注入无需在闭环瞬态响应和动态VID性能之间进行折衷,从而进一步简化了环路补偿。获得专利的总电流求和提供高精度的数字电流监控。 应用 终端产品 基于工业CPU的应用程序 信息娱乐,移动,自动化,医疗和安全 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 18:02 49次 阅读
NCP81141 Vr12.6单相控制器

NCP81147 低压同步降压控制器

47是一款单相解决方案,具有差分相电流检测,同步输入,远程接地节能操作和栅极驱动器,可提供精确调节的电源。自适应非重叠栅极驱动和省电操作电路为服务器,笔记本和台式机系统提供低开关损耗和高效率解决方案。提供高性能操作误差放大器以简化系统的补偿。 NCP81147还具有软启动序列,精确的过压和过流保护,用于电源轨的UVLO和热关断。 特性 优势 内部高性能运算放大器 简化系统补偿 集成MOSFET驱动器 节省空间并简化设计 热关机保护 确保稳健的设计 过压和过流保护 确保稳健设计 省电模式 在轻载操作期间最大限度地提高效率 支持5.0 V至19 V输入 5.0 V至12 V操作 芯片使能功能通过OSC引脚 保证启动进入预充电负载 内部软启动/停止 振荡器频率范围为100 kHz至1000 kHz OCP准确度,锁定前的四次重入时间 无损耗差分电感电流检测 内部高精度电流感应放大器 20ns内部栅极驱动器的自适应FET非重叠时间 Vout从0.8V到3.3 V(5V,12V VCC) 热能补偿电流监测 ...
发表于 07-29 18:02 274次 阅读
NCP81147 低压同步降压控制器

NCP5230 低压同步降压控制器

0是一款单相解决方案,具有差分相电流检测,同步输入,远程接地节能操作和栅极驱动器,可提供精确调节的电源。自适应非重叠栅极驱动和省电操作电路为服务器,笔记本和台式机系统提供低开关损耗和高效率解决方案。提供高性能操作误差放大器以简化系统的补偿。 NCP5230还具有软启动序列,精确的过压和过流保护,用于电源轨的UVLO和热关断。 特性 高性能误差放大器 >内部软启动/停止 0.5%内部电压精度,0.8 V基准电压 OCP精度,锁存前四次重入时间无损差分电感电流检测内部高精度电流检测放大器振荡器频率范围100 kHz 1000 kHz 20 ns自适应FET内部栅极驱动器非重叠时间 5.0 V至12 V操作支持1.5 V至19 V Vin Vout 0.8 V至3.3 V(具有12 VCC的5 V电压)通过OSC引脚实现芯片功能锁存过压保护(OVP)内部固定OCP阈值保证启动预充电负载 热补偿电流监控 Shutdow n保护集成MOSFET驱动器集成BOOST二极管,内部Rbst = 2.2 自动省电模式,最大限度地提高光效率负载运行同步功能远程地面传感这是一个无铅设备 应用 桌面和服务器系统 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 17:02 49次 阅读
NCP5230 低压同步降压控制器

NCP3030 同步PWM控制器

0是一款PWM器件,设计用于宽输入范围,能够产生低至0.6 V的输出电压.NCP3030提供集成栅极驱动器和内部设置的1.2 MHz(NCP3030A)或2.4 MHz( NCP3030B)振荡器。 NCP3030还具有外部补偿跨导误差放大器,内置固定软启动。保护功能包括无损耗电流限制和短路保护,输出过压保护,输出欠压保护和输入欠压锁定。 NCP3030目前采用SOIC-8封装。 特性 优势 输入电压4.7 V至28 V 从不同输入电压源调节的能力 0.8 V +/- 1.5%参考电压 能够实现低输出电压 1200 kHz操作(NCP3020B - 2400 kHz) 高频操作允许使用小尺寸电感器和电容器 > 1A驱动能力 能够驱动低Rdson高效MOSFET 电流限制和短路保护 高级保护功能 输出过压和欠压检测 高级保护功能 具有外部补偿的跨导放大器 能够利用所有陶瓷输入和输出电容器 集成升压二极管 减少支持组件数量和成本 受管制的软启动 已结束软启动期间的环路调节可防止任何尖峰或下垂 AEC-Q100和PPAP兼容(NCV3030) 适用于汽车应用 应用 终端产品 ...
发表于 07-29 17:02 44次 阅读
NCP3030 同步PWM控制器

MAX17761同步降压型DCDC变换器的数据手册免费下载

该MAX17761,高效率,高压,同步降压直流-直流转换器与集成MOSFET工作在4.5伏至76伏的....
发表于 07-29 08:00 129次 阅读
MAX17761同步降压型DCDC变换器的数据手册免费下载

三驾马车驱动,功率半导体前景如何?英飞凌陈清源这么说

7月23日,2019英飞凌电源管理研讨会在深圳盛大开幕,英飞凌电源管理与多元化市场事业部大中华区高级....
的头像 章鹰 发表于 07-25 17:04 4086次 阅读
三驾马车驱动,功率半导体前景如何?英飞凌陈清源这么说

IRLR7843PbF和IRLU7843PbF功率MOSFET的数据手册免费下载

本文档的主要内容详细介绍的是IRLR7843PbF和IRLU7843PbF功率MOSFET的数据手册....
发表于 07-25 08:00 179次 阅读
IRLR7843PbF和IRLU7843PbF功率MOSFET的数据手册免费下载

ROHM开发出1.6mm×1.6mm尺寸超小型车载用超小型MOSFET

RV4xxx系列已于2019年5月份开始出售样品(样品价格 100日元/个,不含税),预计于2019....
发表于 07-24 16:13 868次 阅读
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IGBT与MOSFET分布式发电中电力电子逆变器拓扑结构的比较研究资料说明

在目前的能源行业情景中,分布式电网在智能电网中的作用成为一个重要的方面。电力电子转换器或交流旋转电机....
发表于 07-24 08:00 207次 阅读
IGBT与MOSFET分布式发电中电力电子逆变器拓扑结构的比较研究资料说明

一种将分布式资源集中到直流微电网中的高效单向DCDC转换器

本文提出了一种新型的单向DC/DC变换器,可以将太阳能光伏或燃料电池等分布式资源的电能传输到直流微电....
发表于 07-24 08:00 169次 阅读
一种将分布式资源集中到直流微电网中的高效单向DCDC转换器

Maxim发布新型LED驱动器,内置MOSFET,效率高达90%

MAX25610A/B内置MOSFET,效率高达90%并符合CISPR 25 EMI要求
的头像 美信半导体 发表于 07-23 14:41 653次 阅读
Maxim发布新型LED驱动器,内置MOSFET,效率高达90%

MP1495模式转换器的数据手册免费下载

MP1495是一种内置功率MOSFET的高频、同步、整流、降压开关模式转换器。它提供了一个非常紧凑的....
发表于 07-23 08:00 121次 阅读
MP1495模式转换器的数据手册免费下载

DRV8834双桥步进电机或直流电机驱动器的数据手册免费下载

DRV8834为玩具、打印机、相机和其他机电一体化应用提供了灵活的电机驱动解决方案。该设备有两个H桥....
发表于 07-22 08:00 133次 阅读
DRV8834双桥步进电机或直流电机驱动器的数据手册免费下载

MOSFET需求激增,全球龙头企业产能预订一空

产能已满,有事排队
的头像 电子芯闻 发表于 07-19 10:00 859次 阅读
MOSFET需求激增,全球龙头企业产能预订一空

如何使用矢量控制策略进行三相逆变器驱动电路的设计

介绍基于矢量控制策略的三相逆变器驱动电路实现方法,分析该策略的矢量变换与解耦数学模型; 以IR211....
发表于 07-17 08:00 233次 阅读
如何使用矢量控制策略进行三相逆变器驱动电路的设计

EM2140功率因数同步降压变换器的数据手册免费下载

EM2140是一个完全集成的40A功率因数同步降压变换器。它具有先进的数字控制器、栅极驱动器、同步M....
发表于 07-16 08:00 430次 阅读
EM2140功率因数同步降压变换器的数据手册免费下载