對MOSFET結構有一定了解的工程師都知道，MOSFET不同于IGBT,在MOSFET內部其實寄生有一個體二極管，跟普通二極管一樣在截止過程中都需要中和載流子才能反向恢復， 而只有二極管兩端加上反向電壓才能夠使這個反向恢復快速完成， 而反向恢復所需的能量跟二極管的電荷量Qrr相關， 而體二極管的反向恢復同樣需要在體二極管兩端加上一個反向電壓。在啟機時加在二極管兩端的電壓Vd=Id2 x RON. 而Id2在啟機時幾乎為零，而二極管在Vd較低時需要很長的時間來進行反向恢復。如果死區時間設置不夠，如圖5所示高的dv/dt會直接觸發MOSFET內的BJT從而擊穿MOSFET.

圖5

通過實際的測試，我們可以重復到類似的波形，第二個開關周期產生遠比第一個開關周期高的峰值電流，同時當MOSFET在啟機的時dv/dt高118.4V/ns. 而Vds電壓更是超出了600V的最大值。MOSFET在啟機時存在風險。

圖6

3.22 異常狀態分析

下面我們繼續分析在負載劇烈變化時，對LLC拓撲來說存在那些潛在的風險。

在負載劇烈變化時，如短路，動態負載等狀態時，LLC電路的關鍵器件MOSFET同樣也面臨著挑戰。

通常負載變化時LLC 都會經歷以下3個狀態。我們稱之為硬關斷， 而右圖中我們可以比較在這3個時序當中，傳統MOSFET和CoolMOS內部載流子變化的不同， 以及對MOSFET帶來的風險。

時序1, Q2零電壓開通，反向電流經過MOSFET和體二極管， 此時次級二極管D2開通，D1關段。

-傳統MOSFET此時電子電流經溝道區，從而減少空穴數量

-CoolMOS此時同傳統MOSFET一樣電子電流經溝道，穴減少，不同的是此時CoolMOS 的P井結構開始建立。

時序2, Q1和Q2同時關斷，反向電流經過MOSFETQ2體二極管。

Q1和Q2關斷時對于傳統MOSFET和CoolMOS來說內部電子和空穴路徑和流向并沒有太大的區別。

時序3, Q1此時開始導通，由于負載的變化， 此時MOSFET Q2的體二極管需要很長的時間來反向恢復。當二極管反向恢復沒有完成時MOSFET Q2出現硬關斷， 此時Q1開通，加在Q2體二極管上的電壓會在二極管形成一個大電流從而觸發MOSFET內部的BJT造成雪崩。

-傳統MOSFET此時載流子抽出，此時電子聚集在PN節周圍， 空穴電流擁堵在PN節邊緣。

-CoolMOS的電子電流和空穴電流各行其道， 此時空穴電流在已建立好的P井結構中流動，并無電子擁堵現象。

綜上， 當LLC電路出現過載，短路，動態負載等條件下， 一旦二極管在死區時間不能及時反向恢復， 產生的巨大的復合電流會觸發MOSFET內部的BJT使MOSFET失效。

InfinEON CoolMOS采用Super Juction結構， 這種結構在MOSFET硬關斷的狀態下， 載流子會沿垂直構建的P井中復合， 基本上沒有側向電流， 大大減少觸發BJT的機會。

4. 如何更容易實現ZVS

通過以上的分析，可以看到增加MOSFET的死區時間，可以提供足夠的二極管反向恢復時間同時降低高dv/dt, di/dt 對LLC電路造成的風險。但是增加死區時間是唯一的選擇么?下面我們進一步分析如何夠降低風險提升系統效率。

圖7