【图文】PFC电路MOS管操纵电路振荡题目阐发-KIA MOS管

本文先容了传统PFC电路MOS管在操纵进程中发生振荡的机理，经由进程详细的案例阐发了因MOS振荡引发破坏的各类缘由。

图1 PFC电路道理图

PFC电路任务道理

PFC(功率因数校订)首要是对输出电流波形停止节制，使其同步输出电压波形。功率因数是指有功功率与视在功率的比值。功率身分能够权衡电力被有用操纵的水平，当功率身分值越大，代表其电力操纵率越高。

开关电源 是1种电容输出型电路，其电流和电压之间的相位差会形成互换功率的丧失，是以须要PFC电路进步功率因数。今朝的PFC有2种，自动式PFC（也称无源PFC）和自动式PFC（也称有源式PFC）。凡是接纳自动式PFC电路进步开关电源功率因数，如图1所示。

在上述电路中，PFC电感L1在MOS管Q1导通时贮存能量，在开关管Q1停止时，电感L1上感到出右正左负的电压，将导通时贮存的能量经由进程升压二极管D2对大滤波电容C3充电，输出能量，只不过其输出的电压是不颠末滤波的脉动电压。

出格地，PFC电感L1上都并联着1个二极管D1，该二极管D1一方面下降对PFC电感和升压二极管的浪涌打击，另外一方面掩护PFC开关管。经由进程此电路，从而完成输出电压和电流波形的同相位，大大进步对电能的操纵效力。

图2 PFC MOS驱动波形

MOS管振荡道理阐发

通俗地，为了改良PFC电路引发的电源EMI（电磁搅扰），凡是在PFC MOS管的D、S间并联1个高压电容，容值通俗为(47~220）pF,在PFC升压二极管D2上并联1个高压电容，通俗取值为(47~100) pF。

对通俗的MOS管操纵而言，在开关机及一般利用进程中，不会呈现非常。可是当MOS管寄生参数发生变更时，且在疾速开关机进程中，就会呈现较着的驱动波形振荡（如图2），严峻时引发MOS管的破坏。

经由进程对PFC MOS管停止测试和深切阐发发明，MOS管的寄生参数对振荡起着关头感化。经由进程电路尝试摹拟和仿真，证明了这一景象发生的底子缘由。图3为PFC MOS管的等效电路图。

图3 为PFC MOS管的等效电路图

MOS管除3个极之间的Cgd、Cds和Cgs寄生电容外，在G极、D极和S极别离串有寄生电感Lg、Ld和Ls，这些寄生电感首要由MOS管的引脚材质和引脚长度决议，它们是实在存在的。当为了改良电路的EMI时，凡是在MOS管D、S间并联高压电容，在此为了摹拟尝试，接纳Cds(ext) 470 pF来申明，MOS管导通电阻为Rdson。

在开机进程中，到场的回路申明以下：

1)PFC二极管D2的反向规复电流通路为：D2经Ld和Rdson，再到Ls。

2)在米勒平台时代，Cds、Cds(ext)及Cgd放电，放电能量贮存在Ld、Ls和Lg中，放电回路别离为：

①Cds经由进程Rdson放电，Ld、Ls和Lg不到场谐振；

②Cds(ext) 放电回路别离为：

Cds(ext)→Ld→Rdson→Ls→Cds(ext)，和

Cds(ext)→Ld→Cgd→Cgs→Ls→Cds(ext)，及

Cds(ext)→Ld→Cgd→Lg→PFC IC→Cds(ext)

从上述回路能够看出，放电能量别离贮存在Ld、Ls和Lg中。

③ Cgd放电回路为：

Cgd→Rdson→Cgs→Cgd，和

Cgd→Rdson→Ls→PFC IC→Lg→Cgd

从上述回路能够看出，放电能量别离贮存在Ls和Lg中。

因为上述寄生电容和寄生电感及外接电容Cds(ext)的通路存在，在PFC MOS管频频开关机进程中，引发驱动波形的振荡，严峻时，引发开关MOS的破坏。

经由进程仿真电路，也可摹拟出近似的波形，其仿真成果如图4。

图4(a) PFC MOS仿真参数图

图4(b) PFC MOS仿真波形

MOS管振荡题目处理办法及结果确认

针对PFC MOS在利用进程中振荡引发的破坏题目，连系上述MOS管振荡机理的阐发，在现实利用中，接纳的对策以下。

1)在PFC升压二极管上尽可能不增添电容，防止因该电容引发二极管反向规复时候加大，从而引发MOS管振荡加重，形成破坏。

2)在PFC MOS管的漏极（D极）串连磁珠，因为磁珠表现为高频阻抗特征，用于按捺疾速开关机时MOS引发的串连谐振。

3)为了处理因PFC MOS引发的EMC题目，凡是在PFC MOS管的漏-源极（D-S极）间并联(47~220) pF的高压电容，为了防止与MOS外部的寄生电感引发振荡，尽可能不增添此电容。若因EMC必需增添时，需与MOS管漏极磁珠同时利用。

详细道理图如图5所示。

图5 改良后的PFC道理图

从图6现实测试波形能够看出，接纳上述办法后，在疾速开关机时，MOS管栅极波形消弭瞬态尖峰，从而保障MOS管疾速开关机时的应力请求，防止因振荡形成的破坏题目。

图6(a) 改良前PFC驱动波形（绿色）

图6(b) 改良后PFC驱动波形（绿色）

结语

本文针对MOS管寄生参数引发振荡形成破坏题目，停止了现实阐发和电路仿真摹拟，得出了MOS管除寄生电容外，还存在因为MOS引脚材质和是非引发的寄生电感，并经由进程现实的案例停止了考证，证明了寄生电感的存在。经由进程增添实在有用的对策，防止了因寄生电容和寄生电感振荡引发的PFC MOS破坏，具备极大的设想参考意思。

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