Nexperia的80 V和100 V器件進(jìn)一步改善了RDS(on)并增強(qiáng)了Qrr FOM（品質(zhì)因數(shù)）。NextPower 80 V和NextPower 100 V MOSFET 一系列產(chǎn)品非常適用于各種高性能開關(guān)應(yīng)用。但是，為什么設(shè)計(jì)工程師應(yīng)該重視Qrr和Vds？

正如Qrr：在效率之爭中被忽視和低估中所述，Qrr可能會對效率和尖峰產(chǎn)生重大影響。但通常您會發(fā)現(xiàn)Qrr（和Trr）列在數(shù)據(jù)表底部。Qrr是指當(dāng)二極管正向偏置時，在MOSFET的體二極管PN結(jié)中累積的電荷量。放電需要時間，可能會產(chǎn)生明顯的瞬態(tài)電流(Irr)，通常為幾十安培，持續(xù)幾十納秒，從而導(dǎo)致電路的其他部分出現(xiàn)I2R損耗。此外，它與寄生電感相互作用，導(dǎo)致漏極-源極電壓(Vds)產(chǎn)生有問題的電壓尖峰。因此，低Qrr?MOSFET變得越來越重要。
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低Qrr高邊導(dǎo)通與Qrr電流

體二極管的作用

MOSFET的體二極管能夠讓感性負(fù)載電流在MOSFET處于“關(guān)斷”狀態(tài)時繞開MOSFET。因此，它在同步整流（AC-DC和DC-DC）和電機(jī)控制（全橋和半橋）等許多應(yīng)用中都是一個重要特性。在一個MOSFET關(guān)斷和第二個MOSFET導(dǎo)通之間的“死區(qū)時間”內(nèi)，體二極管會導(dǎo)通。雖然死區(qū)時間通常很短暫（約80至100納秒），但與這部分開關(guān)周期相關(guān)的損耗可能非常大。與體二極管導(dǎo)通階段相關(guān)的能量損耗機(jī)制主要有兩種。

因Vf引起的體二極管損耗

我們來比較因體二極管的正向電壓Vf引起的損耗與理想4 mΩ MOSFET在80 ns內(nèi)產(chǎn)生的損耗。首先，考慮讓20 A標(biāo)稱負(fù)載電流流經(jīng)理想MOSFET，I2R功耗為1.6 W，因此80 ns內(nèi)產(chǎn)生的總能耗為0.128 μJ。

現(xiàn)在，考慮讓20 A負(fù)載電流流經(jīng)Vf為1.2 V的典型體二極管。瞬時功耗為24 W。如果死區(qū)時間為80 ns，則由于體二極管Vf引起的能耗為1.92 μJ。因此，當(dāng)電流通過體二極管時，損耗比理想狀態(tài)高15倍。但是，將Vf降至1 V后，因體二極管Vf引起的能耗為每個開關(guān)周期1.6 μJ，或者說只高出12倍。

因Qrr引起的體二極管損耗

同樣，當(dāng)我們考慮理想的4 mΩ高邊MOSFET（Qrr為0 nC）時，I2R功耗為1.6 W。因此，如果負(fù)載電流持續(xù)流動40 ns（Trr典型值），則能耗為64 nJ。

然后，考慮Irr為20 A的三角波電流，同樣持續(xù)Trr，則高邊MOSFET因Qrr引起的額外功耗為32 nJ?[((202?x 0.004) x 40 x 10-9)?/ 2]。因此，將Qrr降低50%可以使每個開關(guān)周期的能耗減少16 nJ，有助于最大限度地減少高邊MOSFET的I2R損耗。

削減死區(qū)時間

為避免電源軌之間出現(xiàn)交叉導(dǎo)通電流（擊穿），需要通過死區(qū)時間設(shè)置來確保兩個MOSFET永遠(yuǎn)不會同時導(dǎo)通。通常被設(shè)置應(yīng)為MOSFET振鈴衰減至安全水平提供充足的時間。但是，低Qrr?MOSFET的峰值電流更低，尖峰持續(xù)時間更短。因而振鈴/諧振減少，這有利于減少EMI，同時為設(shè)計(jì)工程師提供了縮短死區(qū)時間的選項(xiàng)，可進(jìn)一步提高效率。

LFPAK保持領(lǐng)先

Nexperia的新型NextPower 80 V/100 V低Qrr?MOSFET針對Qrr進(jìn)行了全面優(yōu)化改進(jìn)。結(jié)合使用LFPAK的銅夾結(jié)構(gòu)，可最大限度減少PCB和器件引線框架中的寄生電感，并通過進(jìn)一步降低Irr，能夠?qū)⒖蛻魬?yīng)用中的最大尖峰電壓減少約10 V至20 V，使測量的EMI排放降低多達(dá)10 dB。與典型競爭對手產(chǎn)品的1.1至1.2 V相比，經(jīng)過改進(jìn)的Vsd (max)為1 V，可降低因Vf引起的體二極管損耗。

審核編輯：郭婷