电源模块同步降压转换器的击穿现象_预测门的驱动-优快云博客

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本文探讨了同步降压转换器在设计中可能出现的击穿现象，该现象导致效率降低。通过采用固定或自适应死区时间的控制器芯片，以及预测性门极驱动等方法，可以有效减少击穿。同时，选择合适的MOSFET和优化驱动器芯片的设置也是避免击穿的关键。在负载瞬态过程中，击穿问题更为复杂，需要考虑驱动器的脉冲宽度和传播延迟。

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负载点电源供应系统 (POL) 或使用点电源供应系统 (PUPS) 等供电系统都广泛采用同步降压转换器。这种同步降压转换器采用高端及低端的 MOSFET 取代传统降压转换器的箝位二极管，以便降低负载电流的损耗。
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工程师设计降压转换器时经常忽视“击穿”的问题。每当高端及低端 MOSFET 同时全面或局部启动时，便会出现“击穿”的现象，使输入电压可以将电流直接输送到接地。
　　
击穿现象会导致电流在开关的一瞬间出现尖峰，令转换器无法发挥其最高的效率。我们不可采用电流探头测量击穿的情况，因为探头的电感会严重干扰电路的操作。我们可以检查两个场效应晶体管 (FET) 的门极/源极电压，看看是否有尖峰出现。这是另一个检测击穿现象的方法。(上层 MOSFET 的门极/源极电压可以利用差分方式加以监测。)
　　
我们可以利用以下的方法减少击穿现象的出现。
　　
采用设有“固定死区时间”的控制器芯片是其中一个可行的办法。这种控制器芯片可以确保上层 MOSFET 关闭之后会出现一段延迟时间，才让下层 MOSFET 重新启动。这个方法较为简单，但真正实行时则要很小心。若死区时间太短，可能无法阻止击穿现象的出现。若死区时间太长，电导损耗便会增加，因为底层场效应晶体管内置的二极管在整段死区时间内一直在启动。由于这个二极管会在死区时间内导电，因此采用这个方法的系统效率便取决于底层 MOSFET 的内置二极管的特性。
　　
另一个减少击穿的方法是采用设有“自适应死区时间”的控制器芯片。这个方法的优点是可以不断监测上层 MOSFET 的门极/源极电压，以便确定何时才启动底层 MOSFET。