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MOSFETs con diodo de cuerpo rápido

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Usando la topología LLC y los FREDFET para aumentar la eficiencia, Gerald Zipfel, Technical Support Power de Rutronik, y Antonino Gaito, Senior Application Engineer Power MOSFET Division de STMicroelectronics, nos explican cómo diseñar mediante MOSFETs con diodo de cuerpo rápido.

En vista de la crisis energética global, el actual objetivo de los equipos electrónicos es lograr la combinación de mayor potencia y menor consumo de energía. Así que muchas compañías electrónicas están aumentando sus estándares de eficiencia en las especificaciones de numerosos productos, que pocas veces se pueden cumplir usando convertidores hard-switch convencionales.

Por lo tanto, los desarrolladores de fuentes de alimentación tienen que recurrir a topologías soft-switch como la de un convertidor resonante LLC a la hora de aumentar la eficiencia y permitir la operación con frecuencias superiores. Sin embargo, existen algunos aspectos que hay que tener en cuenta.

Un medio puente (half bridge) LLC resonante garantiza una conmutación de tensión cero (zero voltage switching – ZVS) en todo el dispositivo antes de su puesta en marcha (o una corriente cero cuando se apaga). Como resultado, se minimizan las pérdidas de energía al cubrir la corriente y la tensión de conmutación durante cada transición. Con esta circuitería, las pérdidas de conmutación también se mantienen bajas con frecuencias elevadas y, por lo tanto, se reduce el tamaño de los componentes reactivos.

Evidentemente, la disminución de las pérdidas también respalda el uso de disipadores de calor de menores dimensiones. La condición de tensión cero es consecuencia de la conducción intrínseca de los MOSFETs con diodo. Durante los cambios de carga extremadamente rápidos, el MOSFET puede pasar de una tensión cero a una condición de conmutación de corriente cero. En este caso, unos valores dv/dt elevados podrían llevar al transistor bipolar intrínseco al estado conductor, que suele tener como consecuencia la destrucción del propio MOSFET.

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