使用MOSFET和額外的肖特基二極管減少干擾詳解-KIA MOS管

在負(fù)載點（POL）降壓轉(zhuǎn)換器領(lǐng)域，同步變化的高邊和低邊有源開關(guān)已被廣泛使用。圖1顯示了具有理想開關(guān)的此類電路。

與使用無源肖特基二極管作為低邊開關(guān)的架構(gòu)相比，此類開關(guān)穩(wěn)壓器具有多項優(yōu)勢。主要優(yōu)勢是電壓轉(zhuǎn)換效率更高，因為與采用無源二極管的情況相比，低端開關(guān)承載電流時的壓降更低。

但是，與異步開關(guān)穩(wěn)壓器相比，同步降壓轉(zhuǎn)換器會產(chǎn)生更大的干擾。如果圖1中的兩個理想開關(guān)同時導(dǎo)通，即使時間很短，也會發(fā)生從輸入電壓到地的短路。這會損壞開關(guān)。必須確保兩個開關(guān)永遠不會同時導(dǎo)通。

因此，出于安全考慮，需要在一定時間內(nèi)保持兩個開關(guān)都斷開。這個時間稱為開關(guān)穩(wěn)壓器的死區(qū)時間。但是，從開關(guān)節(jié)點到輸出電壓連接了一個載流電感（L1）。通過電感的電流永遠不會發(fā)生瞬間變化。電流會連續(xù)增加和減少，但它永遠不會跳變。

因此，在死區(qū)時間內(nèi)會產(chǎn)生問題。所有電流路徑在開關(guān)節(jié)點側(cè)中斷。采用圖1所示的理想開關(guān)，在死區(qū)時間內(nèi)會在開關(guān)節(jié)點處產(chǎn)生負(fù)無窮大的電壓。在實際開關(guān)中，電壓負(fù)值將變得越來越大，直到兩個開關(guān)中的一個被擊穿并允許電流通過。

MOSFET 肖特基二極管

圖1．用于降壓轉(zhuǎn)換、采用理想開關(guān)的同步開關(guān)穩(wěn)壓器。

大多數(shù)開關(guān)穩(wěn)壓器使用N溝道MOSFET作為有源開關(guān)。這些開關(guān)針對上述情況具有非常有優(yōu)勢的特性。除了具有本身的開關(guān)功能外，MOSFET還具有所謂的體二極管。半導(dǎo)體的源極和漏極之間存在一個P－N結(jié)。

在圖2中，插入了具有相應(yīng)P－N結(jié)的MOSFET。由此，即使在死區(qū)時間內(nèi)，開關(guān)節(jié)點的電壓也不會下降到負(fù)無窮大，而是通過低端MOSFET中的P－N結(jié)（如紅色所示）承載電流，直到死區(qū)時間結(jié)束并且低端MOSFET導(dǎo)通為止。

MOSFET 肖特基二極管