síncrono buck ls-FET las pérdidas en conmutación y minimización del tiempo muerto

Question

Estoy diseñando un Sincrónica del convertidor buck. Tengo dudas con respecto a la siguiente:

1. En la rectificación período del convertidor, el uso de un diodo Schottky en paralelo con el lado de baja MOSFET va a evitar que el cuerpo del diodo de la realización, y así debería hacer que las pérdidas de conmutación en este FET igual a cero. Sin embargo, me sería de esperar que mientras que el LS-MOSFET está cambiando sería la realización de por lo menos un poco y, por tanto, parte de las pérdidas que se producen. Puede usted explicar esto a mí, todo el mundo asume que no hay pérdidas de conmutación y es que... Y además, ¿hay problemas si un diodo Schottky no se usa?

2. La minimización de las pérdidas en el diodo entra en conducción período equivale a minimizar los tiempos muertos entre las señales de control tanto de MOSFETs. Aunque las pruebas para un pequeño tiempo muerto, me llevó demasiado lejos y había tanto Fet cortocircuito (aunque he calculado los tiempos de conmutación de acuerdo a la puerta de conducción de corriente). Existe un procedimiento para encontrar una pequeña pero segura tiempo muerto para los servicios complementarios PWMs?

Answer 1

el uso de un diodo Schottky en paralelo con el MOSFET del lado bajo evitará que el diodo del cuerpo conduzca

¿De verdad? Veo esto a menudo, y un análisis ingenuo sugeriría que sí. Después de todo, la tensión directa de un Schottky es menor que la de la unión PN de silicio del diodo de cuerpo, así que ¿cómo podría el diodo de cuerpo ponerse en polarización directa si el Schottky se pone en polarización directa primero?

Pero esto no tiene en cuenta que los circuitos reales tienen inductancia. Realmente lo que tienes es esto:

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

(CircuitLab no parece tener el símbolo Schottky apropiado)

Ahora digamos que ponemos \$V_{GS} = 0V\$ . El actual \$I_{DS}\$ que estaba fluyendo en el canal ahora debe encontrar otro camino. Puede pasar por el diodo de cuerpo, D1, o por el Schottky, D2. El camino a través de D1 tiene una inductancia muy pequeña, porque el camino de la corriente necesita moverse una distancia microscópica. Sin embargo, D2 es tal vez algunos milímetros de distancia, que tiene, incluso con las piezas más pequeñas SMT, muchos órdenes de magnitud más de inductancia .

Por lo tanto, al menos durante un breve período después de que el canal del MOSFET se cierre, la corriente pasará por el diodo del cuerpo. La inductancia adicional (L2) pone un límite a la rapidez con la que la corriente a través de D2 puede aumentar, y ya que la tensión a través de L2 se sujeta a la tensión de avance de D1, menos la tensión de avance de D2, la corriente no puede aumentar tan rápido.

Claro, la L2 no es tan grande, y no tienes que esperar que largo. Pero el objetivo de esta rectificación sincrónica es evitar la conducción a través de cualquiera de estos diodos en absoluto, por lo que, naturalmente, va a hacer este tiempo tan corto como sea posible. A la luz de esto, ¿añadir D2 realmente hace algo?

¿Existe un procedimiento para encontrar un tiempo muerto pequeño pero seguro para los PWM complementarios?

No creo que haya ningún método mágico. Mide con precisión con un osciloscopio y lee cuidadosamente las hojas de datos. Dependiendo del tipo de controlador de puerta que estés utilizando, quizás haya cosas que puedas hacer para que el retardo de conmutación de la puerta sea menor y más predecible. Por ejemplo, si hay BJTs de emisor común en su controlador de puerta, entonces puede utilizar un Pinza Baker . También es habitual diseñar los controladores de puerta para que absorban más corriente de la que pueden generar, de modo que el apagado sea más rápido que el encendido. También se puede medir con precisión el retardo de almacenamiento y compensarlo por software.

También puedes hacer cosas para limitar la corriente de paso, incluyendo una resistencia o una pequeña inductancia en el camino, por ejemplo. Sin embargo, esto sólo funciona hasta cierto punto, ya que al introducir algo así también estás introduciendo una pérdida adicional.

Answer 2

1. Su afirmación es correcta - la pérdida de conmutación en el lado bajo no es exactamente cero, pero se ignora ya que durante la conmutación \$V_{DS}\$ se sujeta a una caída de diodo por el diodo interno o el Schottky externo. La pérdida de conducción es dominante en el lado de baja. Un Schottky externo no plantea ningún problema (siempre que esté clasificado para la tarea) y es una parte normal de un diseño típico de buck síncrono. A menudo se omite como medida de ahorro de costes (la pequeña pérdida adicional en el MOSFET no supone una gran penalización).

2. La medición iterativa suele ser el camino a seguir, si el controlador tiene un tiempo muerto ajustable. Hoy en día, muchos controladores tienen un ajuste automático del tiempo muerto (con un tiempo muerto mínimo fijo), pero si el suyo no lo tiene, lo mejor es utilizar un osciloscopio y probar, medir y ajustar hasta obtener un resultado satisfactorio. Los parámetros de conmutación de la hoja de datos suelen ser típicos y sólo son válidos en determinados puntos de funcionamiento, por lo que hay que juzgar lo que es necesario y el margen que hay que dejar.