功率VDMOS的EMI分析與抑制技術(shù).pdf

1、功率電子器件是電磁干擾EMI（Electromagnetic Interference）的發(fā)射機(jī)。由于近年來科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和功率半導(dǎo)體器件開關(guān)性能的不斷改善，開關(guān)頻率不斷增加，電磁兼容成為一個(gè)重要的課題。功率 VDMOS(Vertical Double-Diffused MOSFET）器件作為功率開關(guān)管被應(yīng)用于不同工業(yè)領(lǐng)域中，器件工作在on/off的快速循環(huán)轉(zhuǎn)換狀態(tài)，開關(guān)瞬態(tài)的電壓變化率dv/dt和電流變化率di/dt急劇變化，會(huì)產(chǎn)生很

2、高的EMI并輻射至周圍電路?；诖?，本文從VDMOS器件本身而非電路角度來研究其EMI特性，優(yōu)化VDMOS器件參數(shù)，降低其在電源工作時(shí)的電磁干擾，不僅可以大大簡(jiǎn)化線路工程師的EMI設(shè)計(jì)，還可以降低系統(tǒng)成本，提高可靠性，對(duì)提升器件的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力有明顯優(yōu)勢(shì)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴從理論層面分析了功率VDMOS的EMI產(chǎn)生機(jī)理。功率VDMOS在高頻開關(guān)過程中柵電容快速充放電造成的高di/dt和dv/dt是產(chǎn)生EMI的主要原因。具體地

3、，VDMOS的EMI產(chǎn)生機(jī)理包括寄生電容引發(fā)的振蕩、柵極電壓的振蕩、漏極電壓的振蕩以及寄生體二極管引發(fā)的振蕩四個(gè)方面。然后，從優(yōu)化VDMOS寄生參數(shù)和優(yōu)化體二極管軟度因子的角度提出了功率VDMOS的EMI抑制技術(shù)。⑵通過仿真軟件MEDICI對(duì)影響VDMOS器件EMI性能的參數(shù)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。具體通過改變不同寄生參數(shù)的值來分析它們對(duì)VDMOS關(guān)斷特性的影響，以關(guān)斷過程中電流、電壓波形的振蕩幅值（電流尖峰、電壓尖峰）來表征VDMOS本身所形

4、成的EMI的強(qiáng)弱。仿真發(fā)現(xiàn)，柵電阻RG越大，寄生柵電容越大，寄生電感LD越小，VDMOS關(guān)斷瞬態(tài)的電壓和電流波形的振蕩幅值和振蕩次數(shù)明顯減小，EMI減小，與理論分析相符。⑶結(jié)合兩款VDMOS產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用電路中的EMI測(cè)試結(jié)果和它們本身的動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，進(jìn)一步驗(yàn)證了VDMOS開關(guān)過程中較大的di/dt和dv/dt可產(chǎn)生更嚴(yán)重的EMI，且適當(dāng)增加其柵極電阻RG、寄生電容CGS和CGD，減小漏極寄生電感LD，提高寄生體二極管軟