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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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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 22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 18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 14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 18:02 244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 15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 13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 60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 3419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 77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 16:13 800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 08:00 108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 82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 14:41 316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 56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 71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 10:00 613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 08:00 111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

IGBT模块驱动及保护技术的详细资料说明

IGBT 是 MOSFET 和双极晶体管的复合器件。它既有 MOSFET 易驱动的特点,又具有功率晶....
发表于 07-16 08:00 147次 阅读
IGBT模块驱动及保护技术的详细资料说明

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 64次 阅读
EM2140功率因数同步降压变换器的数据手册免费下载

儒卓力发布英飞凌OptiMOS功率MOSFET 具有出色的性能数据和功率密度

由于具有最低的导通电阻(RDS(on)),这些BiC MOSFET能够以良好的性价比降低损耗。此外,....
发表于 07-15 16:37 236次 阅读
儒卓力发布英飞凌OptiMOS功率MOSFET 具有出色的性能数据和功率密度

What ?55页PPT就把Mosfet从入门到精通讲清了!

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的头像 电子发烧友网 发表于 07-15 09:58 2209次 阅读
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TP65H050WS GaN场效应晶体管的数据手册免费下载

TP65H050WS 650V,50MΩ氮化镓(GaN)场效应晶体管是一种通常关闭的器件。它结合了最....
发表于 07-15 08:00 74次 阅读
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MOSFET栅极电压对电流的影响

FET通过影响导电沟道的尺寸和形状,控制从源到漏的电子流(或者空穴流)。沟道是由(是否)加在栅极和源....
的头像 发烧友学院 发表于 07-12 17:50 591次 阅读
MOSFET栅极电压对电流的影响

如何实现Buck电路的软开关详细方法说明

提出了一种Buck电路软开关实现方法,即同步整流加上电感电流反向。根据两个开关管实现软开关的条件不同....
发表于 07-11 16:14 209次 阅读
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增强型和耗尽型MOS场效应管的详细资料和计算方式说明

根据导电方式的不同,MOSFET又分增强型、耗尽型。所谓增强型是指:当VGS=0时管子是呈截止状态,....
的头像 畅学电子 发表于 07-06 09:48 701次 阅读
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碳化硅(SiC)功率器件发展现状

近年来,SiC功率器件的出现大大提升了半导体器件的性能,这对电力电子行业的发展意义重大。据Yole预....
的头像 Carol Li 发表于 07-05 11:56 3482次 阅读
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常见的MOSFET以及IGBT绝缘栅极隔离驱动技术解析

MOSFET以及IGBT绝缘栅双极性大功率管等器件的源极和栅极之间是绝缘的二氧化硅结构,直流电不能通....
发表于 07-03 16:26 235次 阅读
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SDOOHA MOSFET负载开关的数据手册免费下载

SDOOHA是一种低成本、低电压、单P MOSFET负载开关,针对自供电和总线供电的通用串行总线(U....
发表于 07-03 08:00 63次 阅读
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功率MOSFET平均售价持续上升 成为IDM大厂产品主要发展重点

自2018年开始,功率MOSFET(Power MOSFET)的平均售价(ASP)持续上升,其中以工....
的头像 半导体动态 发表于 07-02 16:42 804次 阅读
功率MOSFET平均售价持续上升 成为IDM大厂产品主要发展重点

如何消除静电释放(ESD)对电子设备的干扰和破坏?

在PCB板的设计当中,可以通过分层、恰当的布局布线和安装实现PCB的抗ESD设计。在设计过程中,通过....
的头像 电子发烧友网 发表于 07-02 11:24 1135次 阅读
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UC284X和UC384X系列电流模式脉宽调制控制器的数据手册免费下载

UC3842/3/4/5控制系列提供了实现离线或直流-直流固定频率电流模式控制方案所需的功能,外部部....
发表于 07-01 08:00 59次 阅读
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IGBT基本结构和原理_IGBT设计关键因素

因为最近工作中比较多的涉及到IGBT,所以今天我们来聊一聊IGBT的设计的相关要点,当然只是从我们比....
的头像 电力电子技术与新能源 发表于 06-29 09:44 700次 阅读
IGBT基本结构和原理_IGBT设计关键因素

功率半导体器件基础PDF电子书免费下载

本书系统介绍了电力电子领域广泛应用的各类功率半导体器件。由浅入深地介绍了器件的基本结构、物 理机理、....
发表于 06-27 08:00 282次 阅读
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LLC谐振电源怎样实现ZVS

今天在进行《磁性元件与开关电源设计技术》企业内训时;在开关电源设计技术-LLC设计调试技巧中对LLC....
发表于 06-26 15:52 312次 阅读
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MOSFET理解与应用 如何提高放大器的Robust

哪些因素会影响MOSFET放大器的Robust增加一个电阻,提高Robust增加一个电容。
发表于 06-26 14:33 162次 阅读
MOSFET理解与应用 如何提高放大器的Robust

最经典MOS管电路工作原理及详解

mos管是金属(metal)、氧化物(oxide)、半导体(semiconductor)场效应晶体管....
发表于 06-25 16:59 225次 阅读
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IR2133系列高电压和高速功率MOSFET IGBT驱动器的数据手册免费下载

IR2133IR2135/IR2233 IR2355(J&S)是高电压、高速功率MOSFET和IGB....
发表于 06-20 08:00 224次 阅读
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MOS管阈值电压与沟长和沟宽的关系

关于 MOSFET 的 W 和 L 对其阈值电压 Vth 的影响,实际在考虑工艺相关因素后都是比较复....
发表于 06-18 17:19 413次 阅读
MOS管阈值电压与沟长和沟宽的关系

MOSFET开通时间和关断时间定义

电路设计的问题,就是让MOS管工作在线性的工作状态,而不是在开关状态。这也是导致MOS管发热的一个原....
发表于 06-18 16:49 770次 阅读
MOSFET开通时间和关断时间定义

MOS管参数及含义说明

 交流参数可分为输出电阻和低频互导2个参数,输出电阻一般在几十千欧到几百千欧之间,而低频互导一般在十....
发表于 06-18 16:01 360次 阅读
MOS管参数及含义说明

光刻机的背景技术和工作原理及专利分析的详细资料说明

近两年,中国芯片产业受到了严重打击,痛定思痛之余也让国人意识到芯片自主研发的重要性。从2008年以来....
的头像 旺材芯片 发表于 06-16 09:56 1241次 阅读
光刻机的背景技术和工作原理及专利分析的详细资料说明

高级工程师对LLC谐振变换器的一些理解

最近在做有关LLC的项目,不过我做的都是DCDC,而且输入范围比较宽,单级的LLC优势并不大,所以通....
的头像 开关电源研习社 发表于 06-16 09:53 833次 阅读
高级工程师对LLC谐振变换器的一些理解