트랜지스터｜평가편

LLC 컨버터의 공진 이탈 (Off-resonance)에 대한 MOSFET 리커버리 특성의 중요성

2024.06.26

키 포인트

・LLC 컨버터의 경우, 상정해 놓은 공진 조건에서 벗어나면 MOSFET 바디 다이오드의 리커버리 전류로 인한 관통 전류가 발생하여, 스위칭 손실이 증대하거나 최악의 경우 MOSFET의 파괴를 초래할 가능성이 있다.

・이러한 파괴 리스크를 저감하기 위해서는 바디 다이오드의 리커버리 특성이 우수한 MOSFET를 선정하여 관통 전류치를 작게 억제하는 것이 효과적이다.

이번 편에서는 본 테마에서 가장 중요한 포인트인 「LLC 컨버터의 공진 이탈 (Off-resonance)에 대한 MOSFET 리커버리 특성의 중요성」에 대해 설명하겠습니다.

LLC 컨버터의 공진 이탈 (Off-resonance)에 대한 MOSFET 리커버리 특성의 중요성

지난 편에서 설명한 영역 (2)에서의 LLC 컨버터의 파형 및 전류 경로를 확인하면, 바디 다이오드에 전류가 흐르는 구간은 존재합니다. 그러나, 정상 동작 상태에서는 이 구간에 바디 다이오드가 OFF되지 않기 때문에 일반적으로 리커버리 전류는 발생하지 않습니다.

다음으로 그림 5는 영역 (3)에서의 LLC 컨버터 동작의 일례로서 과부하 상태에서 LLC 컨버터의 동작 파형을 나타낸 것입니다. 그림 5의 Q1, Q2의 드레인 전류 파형을 보면 ZVS 동작이 아니라 ZCS 동작을 하는 것을 알 수 있습니다. 따라서, 바디 다이오드의 리커버리 전류로 인해 관통 전류가 발생하여, MOSFET의 스위칭 손실이 증대하고, 최악의 경우에는 MOSFET의 파괴를 초래할 가능성이 있습니다.

이와 같이 영역 (3)에서는 상정해 놓은 공진 조건에서 벗어나게 되면 관통 전류가 발생합니다. 그림 5는 과부하 상태일 때의 파형이지만, 그 외에도 입력전압이 낮은 경우, 부하 조건이 급격하게 변동하는 경우, 전원 기동 시 등에 공진 이탈 (Off-resonance)이 발생하여 관통 전류가 흐릅니다. 따라서 공진 이탈 (Off-resonance)로 인한 MOSFET의 파괴를 방지하기 위해서는 바디 다이오드의 리커버리 특성이 우수한 MOSFET를 선정하여, 관통 전류치를 작게 억제하는 것이 효과적입니다.

이러한 요건에 적합한 MOSFET로서 R60xxVNx 시리즈가 있습니다. R60xxVNx 시리즈는 최신 세대의 PrestoMOS™로, 고속 리커버리 특성을 지닌 Super Junction MOSFET입니다. 고속 리커버리 성능을 통해 관통 전류로 인한 손실을 저감할 수 있어, LLC 컨버터의 1차측 MOSFET에 매우 적합합니다. R60xxVNx 시리즈 및 PrestoMOS™에 대한 자세한 사항은 하기 URL을 참조하여 주십시오.
https://www.rohm.co.kr/support/super-junction-mosfet

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