< 引 言 >

隨著新能源汽車智能化進(jìn)程加速，智能高邊開關(guān)憑借其智能化特性與全面的保護(hù)功能，在汽車市場廣泛應(yīng)用。亞成微智能高邊開關(guān)系列產(chǎn)品順勢拓展，已成功落地商用車、乘用車及非道路工程機(jī)械領(lǐng)域的眾多客戶上車項目。

值得注意的是，部分客戶使用競品時遇到了一些異常現(xiàn)象，本文將對競品異常現(xiàn)象展開深度剖析，并闡述亞成微產(chǎn)品的技術(shù)優(yōu)勢。

1. 應(yīng)用背景與異?，F(xiàn)象

(1) 測試條件：

·供電電壓：VS=24V；

·驅(qū)動信號：IN端輸入5V/500Hz、

占空比50%的PWM信號；

·負(fù)載狀態(tài)：OUT端空載。

(2) 異常現(xiàn)象：

現(xiàn)象一：OUT輸出不跟隨IN控制的現(xiàn)象。

VOUT下降起始點延遲，導(dǎo)致VOUT=24V的占空比升至60%，與IN端50%的設(shè)定占空比不匹配。

現(xiàn)象二：關(guān)斷總時間延長

VOUT下降沿平緩，開始關(guān)斷到完全關(guān)斷的總時長顯著增加，影響設(shè)備響應(yīng)速度。

2. 異?，F(xiàn)象分析

注：以下分析涉及的 50nA、1.6V等參數(shù)為典型值舉例，不代表實際器件精確參數(shù)。

現(xiàn)象一：OUT輸出不跟隨IN控制

如下圖1-2所示，該現(xiàn)象的產(chǎn)生與IN端PWM頻率無關(guān)。之所以IN端在500Hz時VOUT=24V的占空比達(dá)到了60%，是因為該關(guān)斷延時平臺時間固定，約180us。在高頻驅(qū)動下，開關(guān)周期短，這段時間更加明顯。

關(guān)斷延時平臺的形成可通過以下三方面來解析：

1.空載狀態(tài)：OUT端空載時，功率MOS漏端電流ID會降至極低水平（僅50nA）。此時，柵源電壓VGS需放電至MOS管通斷閾值的最低點（Vth=1.6V），才能觸發(fā)MOS 管開始關(guān)斷。而在Vth＞1.6V時，現(xiàn)有電壓已能維持ID=50nA，VDS因此始終保持低值，即VOUT電壓保持穩(wěn)定，MOS管就無法開始關(guān)斷。

2.正常帶載狀態(tài)：正常帶載時ID電流較大，IN端使能中斷、柵極開始放電后，VGS降至2~3V便不足以支撐當(dāng)前大電流，VDS隨之增大，VOUT同步降低。

3.RC放電特性的影響：由于柵源之間存在寄生電容與電阻，VGS放電過程近似為RC回路放電。由于VGS降至1.6V的時長遠(yuǎn)多于降至2~3V的時長，因此空載狀態(tài)下，從IN關(guān)斷到VOUT下降的平臺時間，比正常帶載狀態(tài)更長。

現(xiàn)象二：關(guān)斷總時間變長

VOUT下降沿緩慢的根源在于MOS管漏源間的寄生電容CDS（見圖4），其等效容值約為數(shù)百pF至數(shù)nF，且隨VDS增大而降低。當(dāng)MOS管渡過關(guān)斷延時平臺、啟動關(guān)斷后，VOUT開始降低，同時為CDS充電。但由于OUT端處于空載狀態(tài)，充電電流僅能依賴內(nèi)部寄生電路提供的微弱電流（50nA），充電速度慢，最終導(dǎo)致VOUT下降沿平緩、關(guān)斷總時間變長。

3.亞成微產(chǎn)品解決方案

在IN關(guān)斷至VOUT完全關(guān)斷的波形對比測試中，亞成微雙通道高邊開關(guān)系列產(chǎn)品優(yōu)于競品：亞成微產(chǎn)品在柵源放電電路增加了專有設(shè)計，能夠在IN端關(guān)斷后更快釋放柵極電荷，可以有效降低負(fù)載電阻較大情況下的關(guān)斷延時。如圖5所示，亞成微產(chǎn)品關(guān)斷延時平臺時間僅為64us，而競品的時長在180us。

從上圖中還可以看到競品在使用10kΩ電阻接地關(guān)斷時依然存在平臺電壓，為消除該平臺需增大ID電流，令關(guān)斷MOS所需的VGS電壓變高，從而使得競品功率管在柵極殘余電荷釋放較緩的情況下，也能快速關(guān)斷。例如，在OUT端接入＜1kΩ的電阻負(fù)載，才能完全消除其延遲關(guān)斷的異常情況。

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