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体二极管和效率
MOSFET的结构中有一个内置固有的反向体-漏二极管,该二极管呈现为反向恢复特性。该特性对放大器的效率和EMI性能都有影响。可以通过将反向恢复电荷Qrr(由温度、正向电流IF和dIF/dt所决定)保持在最小值,使反向恢复损耗降低到最小,从而把开关损耗降到最小。然而,死区在这里也起作用。实际上,死区时间的减小将使得换相电流在绝大部分时间内都留过MOSFET沟道,从而减小了体二极管电流,进而减小了少数载流子电荷和Qrr。不过,较小的死区时间将会引起冲击电流。这对功率桥MOSFET来说是一个存在风险的条件,这也将降低放大器的性能。因此,设计师必须选取一个最佳的死区时间,即能够大幅减小Qrr,同时又要能够改善放大器的效率和线性度。
此外,Qrr还与D类放大器的EMI贡献有关。高恢复电流再加上电路的杂散电感和电容,将会在MOSFET中产生很大的高频电流和电压瞬变振铃。于是,将会增加EMI辐射和传导噪声。因此,为了避免这种瞬变并改善EMI性能,采用较小的和软恢复电流是至关重要的。由于较小的软反向恢复将会改善放大器的效率并降低EMI,原因是MOSFET中的开关损耗和电流-电压瞬变振铃的降低。
在为D类放大器选择合适的MOSFET时需要考虑的另一个参数是晶体管的内部栅极电阻RG(int),这是一个与温度变化有关的参数,随着温度的上升将增大。该参数影响MOSFET的通断开关时间。高RG(int)将会增加总的栅极电阻,减小栅极电流,从而增加开关时间。因此将增大MOSFET的开关损耗。此外,RG(int)的变化还会影响死区时间控制。
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