这些小活动你都参加了吗?快来围观一下吧!>>
电子产品世界 » 论坛首页 » 综合技术 » 基础知识 » LLC中的MOSFET结构选择

共2条 1/1 1 跳转至

LLC中的MOSFET结构选择

工程师
2024-05-21 19:24:41     打赏

在LLC谐振转换器中,MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)的选择对于整个电路的性能和效率至关重要。以下是在选择MOSFET结构时需要考虑的一些关键因素:

  1. 功率需求:首先,你需要根据应用场景的功率需求来确定MOSFET的耐压(BVdss)和最大电流(Id)。由于MOSFET的耐压和电流能力直接影响其能否满足电路的需求,因此这是非常重要的第一步。

  2. 开关速度:MOSFET的开关速度对于LLC谐振转换器的性能有很大影响。快速开关的MOSFET可以减小开关损耗,提高电源能效。因此,在选择MOSFET时,需要考虑其恢复时间、开启时间和关闭时间等参数。

  3. 温度:应用场景的温度也是选择MOSFET时需要考虑的重要因素。在高温环境下,需要选择耐高温的MOSFET,否则可能会导致MOSFET过热损坏。

  4. 负载类型:不同的负载类型对MOSFET的需求也不同。例如,电阻性负载需要高电流的MOSFET,而电容性负载需要高速的MOSFET。因此,在选择MOSFET时,需要根据电路需求和实际应用场景来选择合适的沟道类型。

  5. 反向恢复时间:在LLC谐振转换器中,为了实现零电压开关(ZVS),功率开关管的寄生体二极管必须具有非常短的反向恢复时间。如果体二极管不能恢复全部载流子,则可能导致硬开关操作并可能导致寄生双极晶体管导通,从而增加开关损耗。

  6. RDS(ON)和Eoss:新一代的超级结MOSFET通常具有极低的RDS(ON)(导通电阻)和Eoss(能量损耗),这有助于减小转换器的尺寸并提高电源效率。因此,在选择MOSFET时,这些参数也是需要考虑的。

LLC不仅仅是可以用于半桥,一样可以用于全桥。

image.png

LLC 半桥相对于全桥的对比

采用半桥和全桥时,功率元器件及损耗对比见表 。

image.png


存在即合理,全桥和半桥作为前级,如下是一个简单的对比(当然是基于使用同样的设计要求和同样的功率元器件来比较):

·半桥上的电流是全桥电流的2倍,这是因为半桥式电路变压器一次电压为±1/2 V,而全桥式电路变压器一次电压为+V,要想输出相同的功率,半桥式电路的输人电流就要是全桥式电路的2倍。但由于半桥上用的MOSFET是全桥的一半,虽然电流加倍,损耗是电流二次方关系,就变成4倍,但总体看来,MOSFET的损耗只有全桥的一半。

·而对于磁性元件(变压器)而言,半桥相对于全桥,只需要一半一次绕组的匝数即可以满足相同的电压增益和磁通摆幅,因此一次绕组的阻抗减半,铜损却仍然还是全桥的2倍,因为一次电流仍然是二次方关系,所以总体来说铜损仍然是全桥的2

倍。·那很明显了,在大功率场合,一次电流也较大,导通损耗占主导的时候,半桥电路已经不太适合了,需要用全桥电路,因为采用半桥电路,一次侧MOSFET的电流应力,变压器绕组的线径需要增加很多,成本、体积均不占优势。同样地,我们可以推广到输出级,输出级采用全波整流或是桥式整流的电路。

输出级采用全波整流或是桥式整流电路:

image.png

其采用的器件和损耗对比见表。

输出级采用全波整流或是桥式整流电路:

image.png


·全波整流对输出二极管的选择更为严格,其耐压是全波整流的2倍,但是全波整流只需要2个二极管,桥式整流需要4个,因为每个二极管中通过的平均电流是一样的,所以相对于桥式整流,全波整流的二极管总的损耗只有其一半大小。

·全波整流需要2个1:1的二次绕组,因此变压器直流阻抗和桥式整流相比,为2倍。而损耗的话则需要仔细分析一下才能得到,全波整流每一个变压器绕组的电流为桥式整流电流的2倍,故实际总的铜损仍为桥式整流的一半。

·实际上在高压输出应用场合,全波整流的优势还是十分明显的,因为整流二极管的耐压可以选择稍微低点。但是在低压大电流场合,全波整流更常见,因为总的损耗(二极管损耗)要小于桥式整流,而且可以采用同步整流进一步减少此损耗。而对干变压器绕组损耗,大电流一般采用的是铜带绕制,此损耗也大为降低。









关键词: 每周了解几个硬件知识    

高工
2024-05-22 08:23:10     打赏
2楼

谢谢分享


共2条 1/1 1 跳转至

回复

匿名不能发帖!请先 [ 登陆 注册 ]