如何調(diào)整PCB布局？降低超級(jí)結(jié)MOSFET輻射、提高效率

基于最近的趨勢(shì)，提高效率成為關(guān)鍵目標(biāo)，為了獲得更好的EMI而采用慢開關(guān)器件的權(quán)衡并不值得。超級(jí)結(jié)可在平面MOSFET難以勝任的應(yīng)用中提高效率。與傳統(tǒng)平面MOSFET技術(shù)相比，超級(jí)結(jié)MOSFET可顯著降低導(dǎo)通電阻和寄生電容。 導(dǎo)通電阻的顯著降低和寄生電容的降低雖然有助于提高效率，但也產(chǎn)生電壓(dv/dt)和電流(di/dt)的快速開關(guān)轉(zhuǎn)換，形成高頻噪聲和輻射EMI。

　　為驅(qū)動(dòng)快速開關(guān)超級(jí)結(jié)MOSFET，必須了解封裝和PCB布局寄生效應(yīng)對(duì)開關(guān)性能的影響，以及為使用超級(jí)結(jié)所做的PCB布局調(diào)整。主要使用擊穿電壓為500-600V的超級(jí)結(jié)MOSFET。在這些電壓額定值中，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TO-220、TO-247、TO-3P和TO-263是應(yīng)用最廣泛的封裝。封裝對(duì)性能的影響有限，這是因?yàn)閮?nèi)部柵極和源極綁定線長(zhǎng)度是固定的。只有引腳的長(zhǎng)度可以改變，以減少封裝的源極電感。如圖1(a)所示，10 nH的典型引線電感看起來(lái)不大，但這些MOSFET的di/dt可輕松達(dá)到500 A/μs! 假定di/dt為500A/μs，10nH引線電感上的電壓為VIND = 5 V;而10nH引線電感的關(guān)斷di/dt為1,000 A / μs，可產(chǎn)生VIND = 10 V的電壓。大多數(shù)應(yīng)用和設(shè)計(jì)都未考慮到此附加電感也會(huì)產(chǎn)生電壓，但這一點(diǎn)不可忽視。以上簡(jiǎn)單計(jì)算顯示，封裝的總源極電感，即綁定線和引腳電感必須降低至可接受的數(shù)值。噪聲的另一個(gè)來(lái)源是布局寄生效應(yīng)。有兩種可見的布局寄生效應(yīng)： 寄生電感和寄生電容。1 cm走線的電感為6-10 nH，通過在PCB頂部添加一層并在PCB底部添加GND層，可降低此電感值。另一類型是寄生電容。圖1(b)顯示了布局中容性寄生效應(yīng)的原理。寄生電容由兩條相近走線之間或走線與另外一側(cè)的地平面之間引起。另一種電容為器件和地平面間的電容。PCB 板兩面上的兩個(gè)并行走線能夠增加電容，同時(shí)還能減少回路電感，從而減少電磁噪聲輻射。下次設(shè)計(jì)需要超級(jí)結(jié)MOSFET時(shí)，請(qǐng)考慮這些布局提示。