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开关电源之超级结Cool-MOS开关速度的优化

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转身单打
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本网技师
  • 2018-5-23 16:59:37
超级结Cool-MOS已经出来好几年了,但是国内的使用率还不是很高,很多电源上还是使用VDMOS;超级结MOS技术比VD MOS更高级一点,新技术总会遇到很多新问题;首先来看下超级结MOS和VDMOS的区别:
先上两张图:
         VDMOS.png             SJ-MOS.png
                     图1、VDMOS剖面图                                                   图2、超级结MOS剖面图
我们先从芯片工艺结构来看一下二者的区别。从图上我们可以看见二者的芯片内部结构有所不同,最明显的区别在于二者的P区不同,VDMOS的P区比超级结MOS的P区要浅很多。
VDMOS浅P区的缺点:他主要靠降低N衬底的浓度来提高耐压能力,但是低参杂会使得Rds(on)增大,这样会加大开关损耗;
超级结MOS深P区的优点:当栅极不加压,漏极的高压会使得耗尽层向两个P井向中间的N+区扩散,提高耐压能力,因为P井深,所以有足够的耗尽层来承压。而P井之间的N+和N衬底都是高参杂,从而使得MOS管导通的时候Rds(on)会更小,开关损耗会减小。
但超级结MOS也有缺点:最大的缺点就是关速度会快很多,从而会导致EMI不好过。
下面总结一下我对超级结MOS开关速度的改善经验。
nc965
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  • 2018-5-23 17:05:19
 
最大的缺点就是关速度会快很多?世间武功,唯快不破,或许是最大优点呢,EMC问题另议。
转身单打
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本网技师
  • 2018-5-23 17:42:38
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相对的吧,开关速度快了,功耗会降低,效率会提高,对EMC就是缺点了。。。
nc965
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版主
  • 2018-5-23 18:48:48
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可能相反,100KHz的电源可能比1MHz的电源EMC更难过。
顺着你的思路:开关速度快了,功耗会降低,效率会提高,频率可以提高,体积可以缩小,环路可以缩小,感应可以降低,对EMC就是有利了。
转身单打
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本网技师
  • 2018-5-23 17:35:30
 
降低MOS管的开关速度可以很好的改善电源EMI。
降低MOS管开关速度最直接的办法就是改变MOS管的栅极驱动电阻;
今拿到某君的电源:
331240100102203566.jpg
用的超级结MOS,EMI过不了;建议其增大驱动电阻;
原驱动电阻为60欧姆,测其波形开关速度为80ns(下左图);   EMI测试如下右图,EMI超标好几个点;
WML14N65C2 62欧姆开关速度波形.bmp WML14N65C2驱动电阻62欧姆EMI.bmp
将驱动电阻由60欧姆增大到200欧姆,测试开关速度为176ns(下左图),增加了一倍,测试EMI如下右图:
很明显EMI改善不少。
WML14N65C2 200欧姆开关速度波形.bmp WML14N65C2-1驱动电阻200欧姆EMI.bmp
这是我对超级结MOS管开关速度优化以及EMI改善的一点经验,希望对使用超级结MOS的同学有所帮助。
Coming.Lu
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版主
  • 2018-5-24 07:54:45
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大概10年前左右,就开始用英飞凌的CoolMOS了。
除了不怎么耐扛之外,没发现多少不好呢(成本除外)。

另外,为什么总把EMI问题怪到MOS头上,原因就是换一个MOS后EMI差了,就能怪它么。
那这样说可不可以,换个共模,变压器,Y电容,磁珠 后,EMI也差,也都能怪它们罗。
再另外,如果换了块PCB,EMI差了,那是要怪 PCB厂家,还是怪PCB工程师呢,要不然怪PCB的送货员。



长园维安
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本网技师
  • 2018-5-24 12:52:22
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分析很到位,EMI综合因素。
高山
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本网技工
  • 2018-5-24 22:15:54
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大师说得有道理
高山
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本网技工
  • 2018-5-24 22:22:26
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大师也是过来人呀,不过根据我的经验,作为MOS销售,遇见的客户都愿意直接替换,不愿意改版,在这方面还是存在的。。。
当然直接从头设计的话就另说了。
Coming.Lu
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版主
  • 2018-5-25 07:59:19
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本来就不该换来换去。
换个MOS,不仅仅是EMI问题,很多东西都要重新测试,验证,整改。
可有些公司就觉得换上去,测一下,省点成本,自己就赚了。
转身单打
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本网技师
  • 2018-5-25 15:08:02
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现在能赚钱才是王道。。。
转身单打
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本网技师
  • 2018-5-25 15:06:59
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分析得有道理,多谢指导。
jingjingge
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