封装寄生电感是否会影响MOSFET性能
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简介:利用升压转换器,评估了封装寄生电感对MOSFET开关特性的影响。
利用升压转换器,评估了封装寄生电感对MOSFET开关特性的影响。图2所示为传统的TO247 MOSFET等效模型的详情,以及升压转换器电路和寄生电感的详情。对于MOSFET模型, 3个电容为硅结构,分别位于各个连接引脚之间:栅漏电容Cgd、漏源电容Cds和栅源电容Cgs。键合丝产生了MOSFET寄生电感:栅极寄生电感Lg1、漏极寄生电感Ld1和源极寄生电感Ls1。这个模型也包含了电路板电路布局产生的杂散电感:Ld2、Ld3、Lg2和Ls2。分析中,LS等于Ls1+Ls2,Lg等于Lg1+Lg2,RG等于Int.Rg+Ext.Rg。
图2. 升压转换器中的TO247封装MOSFET等效模型和寄生电感
参照小节A中讨论的关断瞬态顺序,源极电感LS主要在瞬态阶段3影响到MOSFET开关特性。栅极驱动路径显示为红色,漏电流在蓝色环路上流动。快速电流瞬态过程中,LS引发电压降VLs,这能抵消会降低驱动能力和减慢器件速度的栅极电压。
通过在驱动环路上运用基尔霍夫电压定律,栅源电压Vgs(t)可以表示为:
其中,是关断阶段驱动电压。
根据等式1,t3时间段内,漏极电流变化速率dId/dt可以求解为:
从等式(2)和(3)可知,源极电感可以减慢开关瞬态,加剧开关过程中的有关能耗。在传统的TO247 MOSFET配置中,电路源极电感是MOSFET封装源电感Ls1与电路板布局源极电感Ls2之和。始终必须最大限度地降低封装源和电路板寄生的源极电感,因为二者均为关键控制要素。 较之采用通孔封装的MOSFET,通过将无引线SMD封装用于MOSFET,可以最大限度地降低封装中的寄生源电感。 因此,采用SMD封装的MOSFET也能实现快速开关,同时降低开关损耗。适用于4引脚器件的SMD封装名为“ThinkPAK 8X8”。