Toshiba MOSFET 應用於LLC 架構 -Part 1 初級側MOSFET

在電源供應器應用上不斷的在追求高效率和高功率密度,而LLC線路架構已經被廣泛地運用,不外乎是它本身的線路架構的線路和特點如下,讓RD方便設計和追求更高的效率。


  • 可以在較寬的負載範圍內,實現MOSFET的 ZVS 導通 和 ZCS 關斷。
  • 可以在輸入電壓和負載變化的情況下提供穩定的輸出電壓,同時MOSFET 操作頻率變化相對很小。
  • 採用變頻控制,初級側的High side 和Low side MOSFET的Duty都為50%。
  • 因為次級側無輸出電感,所以有效降低線路COST。
  • 次級側可以使用同步整流架構, 可以進一步提升效率。

下圖為LLC的動作時序以及動作原理。



1. t1 to t2

Q1 off,Q2 on,電感Lr和Cr進行諧振,次級SR2 off,SR1 on,二極體SR2約為兩倍輸出電壓,此時能量從Cr, Lr轉換至次級。直到Q2 off。


2.t2 to t3

Q1和Q2同時off,此時處於死區時間, 此時電感Lr, Lm電流給Q2的輸出電容充電,給Q1的輸出電容放電直到Q2輸出電容的電壓等於Vin。次級SR1和SR2 off , 當Q1 on 時該相位結束。


3.t3 to t4

Q1 on,Q2 off。SR2 on, SR1 off。Cr和Lr諧振在fr1, 此時Ls的電流通過Q1返回到Vin,直到Lr的電流為零次相位結束。


4.t4 to t5

Q1 on, Q2 off, SR2 on, SR1 off。Cr和Lr諧振在fr1, Lr的電流反向通過Q1流回功率GND。 能量從輸入轉換到次級,直到Q1 off 該相位結束


5.t5 to t6

Q1,Q2同時 off, SR1,SR2 off, 原邊電流I(Lr+Lm)給Q1的Coss充電, 給Coss2放電, 直到Q2的Coss電壓為零。 此時Q2  body diode 開始 on 。 Q2 on 時相位結束。




6. t6 to t7

Q1 off,Q2 on,SR1 off, SR2 on,Cr和Ls諧振在頻率fr1, Lr 電流經Q2回到GND。 當Lr電流為零時相位結束。



東芝TOSHIBA 在初級側MOSFET選擇中,提供了內建快速二極體的Type MOSFET,比起 原先的標準Type,Trr 縮短了 70%,可以大大的降低switch loss,因為快速二極體的Type MOSFET有內包快速 diode所以大大的縮短了Trr,可以減少逆向回復電流所產生的損耗。(Trr :為二極體導通時所產生的逆向回復電流時間)



下圖為TOSHIBA  DT MOSFET Part number 編碼的差異(W,W5,X 為DTMOS IV, Z,Z5為DT MOSVI ) 快速二極體 Type 尾碼為W5 or Z5,標準Type為W or Z,快速切換則是X。



目前最新的以DT MOSFET VI為主要推薦Solution,如下提供給各位參考,Rds 最低為TK042N65Z5包裝為TO-247,較常被應用在大功率的電源應用上,Rdson為0.042 ohm。除了TO-247包裝中,TOSHIBA也提供了其他不同的包裝供各位選擇。



今天先針對TOSHIBA 最新的DT MOS 第六代的新產品,快速二極體Type介紹,下回將介紹TOSHIBA應用在次級側 SR MOSFET的新Solution 做介紹。

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