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开关元件工作有哪些注意事项

2021-10-29 09:51:00

关键要点

・在重负载时，如果trr较长，则超前臂关断时，寄生双极晶体管可能会误导通，从而损坏MOSFET。

・在PSFB电路中，在反向恢复期间体二极管的偏置电压几乎为0V，因此电荷释放速度变慢，最终导致trr变长。

・在PSFB电路中使用trr小的MOSFET很重要。

・即使是快速恢复型SJ MOSFET，其性能也会因制造商和产品系列而异，因此在选择时需要充分确认。

在重负载时，如果MOSFET的体二极管的反向恢复时间trr较长，且有电流残留，则在超前臂的MOSFET关断时，寄生双极晶体管可能会误导通，从而损坏MOSFET。这种问题发生在由关断时产生的对漏源电容CDS的充电电流而使寄生双极晶体管自发地导通（误导通）、瞬间流过大电流时。

在逆变器电路等电路中，在正向电流流过MOSFET的体二极管的状态下，通过施加高反向偏置电压，强制使体二极管中的电荷（Qrr）被快速释放。这种放电所需时间为trr，因此最终会导致trr变短。

而在PSFB电路中，在反向恢复期间施加到体二极管的偏置电压几乎为0V，这会使电荷释放速度变慢，最终导致trr变长。下图为超前臂MOSFET的VDS、ID和反向恢复电流示意图。

当trr变长时，反向恢复所产生的电流会发生变化，如图中红色虚线所示。也就是说，当关断时，MOSFET中有电荷残存，这使得电流更容易流动，使寄生双极晶体管更容易误导通。

t0～t1：从MOSFET的输出电容放电，正向电流开始流过体二极管。

t1～t3：体二极管导通的时间段。

t1～t5：MOSFET导通，处于导通状态的时间段。

t3～t4：体二极管流过反向恢复电流的时间段。trr越长，这个时间段就越长。

t5～t6：MOSFET关断。这时，如果trr过长，则寄生双极晶体管更容易误导通，导致损坏MOSFET。

因此，在PSFB电路中，需要使用trr小的MOSFET。简言之，trr越小越有效。市场上有一些低trr的快速恢复SJ MOSFET，但制造商和产品系列不同，trr及其相关参数也存在差异，因此，在选择时需要进行充分确认。

即使是滞后臂的MOSFET，在关断时也可能引起寄生双极晶体管的误导通。但是，正如通过PSFB电路的工作所解释说明的，由于与超前臂相比，ID为正的时间段较长，因此不容易受到trr的影响，滞后臂不容易因寄生双极晶体管的误导通而导致MOSFET损坏。与超前臂一样，这里也给出了反向恢复电流的示意图。

t0～t1：从MOSFET的输出电容放电，正向电流开始流过体二极管。

t0～t2：体二极管导通的时间段。

t1～t4：MOSFET导通，处于导通状态的时间段。

t2～t3：体二极管流过反向恢复电流的时间段。trr越长，这个时间段就越长。

t4～t5：MOSFET关断。与超前臂相比，不易受反向恢复的影响，因此寄生双极晶体管不易发生误导通。