電池供電離線UPS逆變器

　　在中壓應用中，飛兆半導體的PowerTrench MOSFET技術是針對此類逆變器的不錯的解決方案。

　　相比于相同MOSFET，其開通損耗也降低了約20%，如圖5所示。該體二極管具有較低的tRR和QRR。根據表1，低QGD/QGS比提高了逆變器的可靠性。這種MOSFET技術支持離線UPS逆變器。

　　開關電源市場

　　通過結合改進的電源電路拓撲和概念與改進的低損耗功率器件，開關電源行業在提高功率密度、效率和可靠性方面，正在經歷革命性的發展。移相-脈寬調制-零電壓開關-全橋（PS-PWM-FB-ZVS）和LLC諧振轉換器拓撲利用FRFET MOSFET作為功率開關實現了這些目標。LLC諧振轉換器通常用于較低功率應用，而PS-PWM-FB-ZVS則用于較高功率應用。這些拓撲具有以下優勢：減少了開關損耗；減少了EMI；相比準諧振拓撲減少了MOSFET應力；由于增加了開關頻率，提高了功率密度，因而減小了散熱器尺寸和變壓器尺寸。

　　用于移相全橋PWM-ZVS轉換器和LLC諧振轉換器應用的MOSFET要求包括：具有較低tRR和QRR以及最佳軟度的快速軟恢復體二極管MOSFET，這能提高dv/dt和di/dt抗擾性，降低二極管電壓尖峰，并增加可靠性；低QGD和QGD對QGS之比：在輕載下，將出現硬開關，并且高CGD*dv/dt會引起擊穿；在關斷和導通期間，柵極內部較低的分布ESR對ZVS關斷和不均勻電流分布有益；輕載下，低COSS可擴展ZVS開關，此時 ZVS開關變為硬開關，低COSS將減少硬開關損耗；該拓撲工作在高頻下，需要優化的低CISS MOSFET。

　　以上應用推薦使用FRFET、UniFET II和SupreMOS MOSFET。常規MOSFET體二極管會引起失效。例如SupreMOS MOSFET FRFET MOSFET（FCH47N60NF）就適用于此拓撲，因為tRR和QRR已有改進。另外，會引起失效的活躍二極管也已改進。

　　離線式AC/DC

　　通常，AC電源經整流輸入大電容濾波器，且從該電源抽取的電流為大振幅窄脈沖，該級形成了SMPS的前端。大振幅電流脈沖將產生諧波，而引起對其它設備的嚴重干擾，并減少可以獲得的最大功率。失真的線路電壓將引起電容器過熱、電介質應力和絕緣過壓；失真的線路電流將增加配電損耗，并減少可用功率。利用功率因數校正，可以確保符合管理規范，減少因上述應力而導致的器件失效，并通過增加從電源獲得的最大功率，改進器件效率。

　　功率因數校正是一種使輸入盡可能變成純阻性的方法。與典型的SMPS只有0.6到0.7的功率因數值相比，這非常令人滿意，因為電阻具有整功率因數。這使得配電系統能夠以最高效率運行。

　　功率因數控制升壓開關的要求包括：

　　低QGD×RSP品質因數。QGD和CGD會影響開關速率，低CGD和QGD會減少開關損耗，低RSP會減少傳導損耗。

　　對于硬開關和ZVS開關，低COSS將減少關斷損耗。

　　低CISS將減少柵極驅動功率，因為PFC通常工作在100KHz以上的某個頻率。

　　高dv/dt抗擾能力以實現可靠運行。

　　如果需要MOSFET并聯，高柵極閾值電壓（VTHGS）（3~5V）可以提供幫助，并且其提供的抗擾性可經受dv/dt狀況再次出現帶來的影響。

　　動態開關期間，MOSFET寄生電容的突變會導致柵極振蕩，而增加柵極電壓。這會影響到長期的可靠性。

　　柵極ESR非常重要，因為高ESR會增加關斷損耗，尤其是在ZVS拓撲中。

　　針對這一應用，推薦使用UniFET、UniFET II、常規SuperFET和SupreMOS MOSFET。FCH76N60N是市場上采用TO-247封裝、具有最低RDS（ON）的超級結MOSFET之一。通過SupreMOS技術，設計工程師可以提高效率和功率密度。FCP190N60是最新加入到SuperFET II系列MOSFET的產品。相比SuperFET I MOSFET，RSP改善了1/3，使之成為離線AC-DC應用的理想選擇。

　　次級側同步整流：同步整流也被稱為“有源”整流，它采用MOSFET替代二極管。同步整流用于提升整流效率。通常，二極管的壓降會在0.7V至1.5V之間變化，而在二極管中產生較高功率損耗。在低壓DC/DC轉換器中，該壓降非常顯著，將導致效率下降。有時會使用肖特基整流器來代替硅二極管，但由于電壓升高，其正向壓降也將增加。在低壓轉換器中，肖特基整流無法提供足夠的效率，因而這些應用需要同步整流。

　　現代MOSFET的RSP已經顯著減小，并且MOSFET的動態參數也已得到優化。當二極管被替換為這些有源受控MOSFET，便可實現同步整流。如今的MOSFET能夠僅有幾毫歐的導通電阻，并且可以顯著降低MOSFET的壓降，即便是在大電流下。相比二極管整流，這顯著地提高了效率。同步整流不是硬開關，它在穩態下具有零電壓轉換。在導通和關斷期間，MOSFET體二極管導通，使得MOSFET的壓降為負，并引起CISS增加。由于這種軟開關，柵極恒壓（plateau）轉變為零，從而有效地減少了柵極電荷。

　　以下是對同步整流的某些主要要求：低RSP；低動態寄生電容：這減少了柵極驅動功率，因為同步整流電路通常工作在高頻下；低QRR和COSS減少了反向電流，當此拓撲工作在高開關頻率下會成為一個問題，在高開關頻率下，此反向電流充當了大漏電流；需要低tRR、QRR和軟體二極管來避免瞬時擊穿并降低開關損耗。導通為零電壓開關。在MOSFET通道關斷后，體二極管再次導通，當次級電壓反向時，體二極管恢復，這將增加擊穿的風險?；钴S二極管可能需要在每個MOSFET上跨接一個緩沖電路；低QGD/QGS比。

　　采用飛兆半導體PowerTrench技術，RSP、COSS、CRSS、和QGD/QGS比均得以降低。PowerTrench MOSFET推薦用于次級有源整流。對于相同RDS（ON），PowerTrench的晶圓尺寸大約減小了30%，RSP減少了30%，因而在同步整流中降低了傳導損耗。