提升電源系統(tǒng)可靠性的有效選擇
對于LLC 電路來說死區(qū)時間的初始電流為
而LLC能夠?qū)崿F(xiàn)ZVS必須滿足
而最小勵磁電感為
根據(jù)以上3個等式,我們可以通過以下三種方式讓LLC實現(xiàn)ZVS.
第一, 增加Ipk.
第二, 增加死區(qū)時間。
第三, 減小等效電容Ceq即Coss.
從以上幾種狀況,我們不難分析出。增加Ipk會增加電感尺寸以及成本,增加死區(qū)時間會降低正常工作時的電壓,而最好的選擇無疑是減小Coss,因為減小無須對電路做任何調(diào)整,只需要換上一個Coss相對較小MOSFET即可。
5. Infineon CoolMOS CFD系列
Infineon CoolMOS CFD2是Infineon CoolMOS CFD系列的第二代產(chǎn)品也是目前市場上第一顆650V并且?guī)Э旎謴投O管的650V高壓MOSFET.
極低的Qrr和trr使得該MOSFET可以輕松的應對LLC硬關(guān)斷時各種現(xiàn)象。圖8中是CoolMOS CFD2 Qrr和其他系列的MOS的對比,可以明顯的看見Cool CFD2 (IPW65R080CFD)的Qrr要遠遠低于其他系列。圖9是LLC 電路發(fā)生硬關(guān)斷的波形比較,此時由于二極管反向恢復所產(chǎn)生的峰值電壓要遠遠小于其他型號MOSFET. 因此CoolMOS CFD2在LLC拓撲電源系統(tǒng)發(fā)生啟機,動態(tài)負載,過載,短路等異常情況下表現(xiàn)出更高的可靠性。
圖8 CoolMOS CFD2 Qrr和其他系列的MOS的對比
同時我們在圖9中比較了CoolMOS CFD2(IPW65R080CFD)和其他型號同類型的MOSFET的Coss.
圖9 CoolMOS CFD2(IPW65R080CFD)和其他型號同類型的MOSFET的Coss
在Vds電壓高于100V時,CoolMOS CFD2的Coss要比其他的MOSFET小一半左右。
更低的Coss使得LLC更容易實現(xiàn)ZVS,從而進一步提升電源系統(tǒng)效率。
圖10 對比結(jié)果
6. 結(jié)論
LLC 拓撲廣泛的應用于各種開關(guān)電源當中,而這種拓撲在提升效率的同時也對MOSFET提出了新的要求。不同于硬開關(guān)拓撲,軟開關(guān)LLC諧振拓撲,不僅僅對MOSFET的導通電阻(導通損耗),Qg(開關(guān)損耗)有要求,同時對于如何能夠有效的實現(xiàn)軟開關(guān),如何降低失效率,提升系統(tǒng)可靠性,降低系統(tǒng)的成本有更高的要求。英飛凌CoolMOS CFD2系列,具有快速的體二極管,低Coss,高達650V的擊穿電壓,使LLC拓撲開關(guān)電源具有更高的效率和可靠性。
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