在曩昔几年中，关于具有满意高功率办理大功率的体系的商场需求推进SMPS规划师开发出具有低电气损耗的拓扑。带PWM相移操控的全桥转化器便是一种很盛行的拓扑，它能在大功率时取得很高的功率，并整合了硬开关技能和软开关技能的长处。本文的意图是研讨MOSFET器材用作零压开关(ZVS)转化器中的开关时所遭到的潜在电气应力。
零压开关(ZVS)相移转化器被广泛用于满意电源运用商场，比方电信电源、主机计算机-服务器以及高功率密度和高功率是必需的任何运用。为了到达这个方针，咱们有必要最大极限地减小功率丢失和电抗值，这能够经过进步转化器的开关频率来完结。高开关频率意味着更多的开关丢失，这与功率方针各走各路。选用ZVS或零电流开关(ZCS)转化器的拓扑是可行的处理方案。这种技能能够确保开关中的电压或电流在转化之前是零，特别是ZVS能够确保开关器材在导通之前器材上的电压为零，然后防止开关电流和电压的一起叠加引起的任何功率丢失。
比如带线性操控的恒频作业、在电源电路中集成杂散元件、低电磁搅扰等优点与杂乱的相位操控器、整流器上的振铃和过冲、轻负载时软开关的损耗等缺陷是各走各路的。最近，杂乱操控器的问题经过引进集成操控器得到了减轻，而精选的开关也为轻负载条件供给了处理方案。转化器中运用的MOSFET的一些电气特性能够协助体系下降毛病危险。本文将介绍危险最有或许发生的操作次序。
零压开关拓扑描绘
相移转化器的根本电路由4个开关组成：每条“腿”两个。根据作业形式，一条腿上的开关转化总是在另一条腿之前发生。榜首条腿一般被命名为“前腿”，另一条腿被命名为“后腿”。在图1中，前腿由开关Q1和Q2组成，后腿由Q3和Q4组成。
图1：相移零电压开关全桥电路。
对功率的操控是经过设置两个相位之间的搬运时刻完结的，具体地说，短时刻用于供给大功率，长时刻用于供给小功率。这种技能答应操控电源相位。
图2：交流次序。
研讨图2所示的信号次序就很简单了解Q3和Q4方位的器材在别的两个器材完结转化之后才改动它们的状况。换句话说，“前腿”中的器材Q3和Q4从通到断或从断到通的转化要先于器材Q1和Q2完结。根据这样的开关次序，“前腿”中的器材将处于“后腿”看不见的自在相位状况。表1对这个开关次序进行了总结。
表1：开关次序总结。
这种操控技能能够削减开关损耗，因为整个作业进程是有办理的，只有当器材上的电压为零时才会发生从断到通的转化。图3显现了相移(P-S)零电压开关转化器上的典型波形。
图3：P-S ZVS FB DC/DC转化器中的典型波形。
正如图3中着重的那样，假如要点重视Q4信号特别是它的电流，咱们能够发现它由两部分组成。在榜首部分中，从源极到漏极流经器材的电流被沟道和体二极管同享;在第二部分中，电流只在MOSFET沟道中从漏极流到源极。变压器上的电压一旦改动极性，电流就会发生反向。发挥这个次序的优势，后腿器材Q2在这个相位期间进行开关，当其电压等于零时开端导通，然后完结ZVS转化。
有必要特别注意Q4器材中的电流。当它的电流反向时，所施加的电压是低电压。因为电流由两部分组成，消除体二极管中的少量载流子的持续时刻(trr)与典型测验比较是较短的。会集的少量载流子首要链接到重组期间。根据这个理由，一般针对这种拓扑引荐运用具有快速康复时刻的器材。下一节介绍因为这方面的原因或许引起的毛病危险。
开关器材的毛病危险
正如前文所述，在ZVS转化期间，MOSFET Q4的内部体二极管参加到了作业中，其导通时刻被负载电平所固定。为了调理发送的功率，两腿之间的搬运时刻是可变的，因而体二极管导通时刻将从大功率时的短时刻改动到轻负载时的短时刻。
图4：重负载时的典型波形。
图5：轻负载时的典型波形。
假如咱们比较这两种状况能够清楚地发现，在图5所示的轻负载状况下，重组可用的时刻要比图4所示状况短，乃至或许小于完结整个操作所需的时刻。对这一瞬间要点调查能够发现，轻负载条件代表了针对这类危险最重要的作业条件。
从图6能够看到，赤色虚线显现的是不同的康复时刻，并因为运用不适当的器材导致的潜在危险。三条不同的线模拟了三种不同的康复时刻。其间两条线代表安全的状况，第三条线是或许发生毛病的状况。在最终一种状况中，可用时刻不足以彻底康复MOSFET中的少量载流子。
图6：前腿器材中的典型波形。
为了削减因为这种电气应力形成的毛病危险，需求选用具有低trr和Qrr参数的MOSFET器材。有多种硅片技能能够用来处理ZVS拓扑中发生的上述毛病形式，而且也有多款MOSFET器材具有快速反向康复时刻和较好的dv/dt经用性，十分合适较高频率的ZVS全桥运用。这种挑选一般也被SMPS制造商用来进步他们体系的可靠性。
图6显现了坐落“前腿”的器材上的电流波形。相同的剖析也能够运用于“后腿”器材。至于“前腿”中的器材，“后腿”器材中的导通相位包含了它们内部体二极管的康复操作。在这种状况下，假如所选的器材与“前腿”相同，那么就看不出什么问题(图7)，因为与前一种状况比较此刻有更多的时刻用于康复相位。
图7：后腿器材上的典型波形。
本文小结
本文介绍了MOSFET器材用于相移ZVS转化器时或许发生的潜在危险。经过剖析这种特定拓扑的转化次序，文章着重着重了或许发生毛病处的要害作业，而且指出拓扑中的方位对电气应力愈加灵敏。因为作业次序的原因，将该拓扑分红标记为“前腿”和“后腿”的两个部分。文章对MOSFET的一些电气特性进行了研讨，并形成了器材挑选根据。器材有必要考虑“前腿”要求的trr和Qrr约束条件。正确的挑选能够进步体系的可靠性，下降毛病危险，从而取得坚实经用的规划。
