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2021.02.10 AC/DC

주요 부품 선정 : MOSFET 게이트 구동 조정 회로

SiC-MOSFET를 사용한 절연형 의사 공진 (Quasi-Resonant) 컨버터의 설계 사례

이번에는 전원 IC BD7682FJ의 외장 MOSFET의 스위칭을 조정하는 부품과 조정 방법에 대해 설명하겠습니다.

MOSFET 게이트 구동 조정 회로 : R16, R17, R18, D17

외장 MOSFET Q1의 스위칭 동작을 최적화하기 위해, BD7682FJ의 OUT 핀에 입력되는 게이트 구동 신호를 조정하는 회로를 R16, R17, R18, D17로 구성합니다 (회로도 참조). 이 회로는 MOSFET의 손실과 노이즈에 영향을 미치므로, MOSFET의 스위칭 파형과 손실을 확인하면서 최적화해야 합니다.

스위치 ON 시의 속도는, 게이트 구동 신호 라인에 직렬로 삽입하는 R16과 R17을 통해 조정합니다.

스위치 OFF 시의 속도는, 전하를 방전하기 위한 다이오드 D17과 R16의 조합으로 조정합니다.

각 저항치를 작게 하면, 스위칭 (상승 시간 / 하강 시간)은 빨라집니다.

이번 회로 예에서는 R16=10Ω / 0.25W, R17=150Ω, D17=쇼트키 배리어 다이오드 RB160L-60 (60V/1A)으로 합니다.

의사 공진 컨버터의 스위칭 손실은, 기본적으로 스위치 ON 시에는 발생하지 않으므로, 스위치 OFF 시의 손실이 지배적입니다.

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스위치 OFF 시의 스위칭 손실을 저감하기 위해서는 R16을 작게 하여 스위치 OFF 속도를 빠르게 합니다. 그러나, 이때 급격한 전류 변화가 발생하므로 스위칭 노이즈가 커지게 됩니다.

스위칭 손실과 노이즈는 트레이드 오프 관계이므로, 제품에 탑재한 상태에서 MOSFET의 온도 상승 (=손실)과 노이즈를 측정하여, 온도 상승과 노이즈 레벨이 허용 범위에 포함되는지를 확인합니다. 필요에 따라 상기 정수를 스타트 라인으로 하여 조정을 실시합니다.

또한, R16에는 펄스 전류가 흐르므로, 사용하는 저항의 펄스 내성을 확인해야 합니다.

R18은 MOSFET의 게이트를 풀 다운하는 저항입니다. 10kΩ~100kΩ을 기준으로 하여 주십시오.

키 포인트

・게이트 구동 신호를 조정하여, 스위칭 트랜지스터의 손실과 노이즈를 최적화한다.

・스위칭 상승 시간 / 하강 시간을 빠르게 하면 손실은 저감되지만, 스위칭 노이즈가 커진다.

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