Análisis de las pérdidas de conmutación en MOSFET de Silicio de Super-Unión con conmutación a tensión cero

Resumen

Las pérdidas de energía más significativas en convertidores de potencia de alta frecuencia vienen dadas normalmente por las pérdidas de conmutación de los transistores. Las técnicas con conmutación suave permiten una reducción de dichas pérdidas, pero incluso en esas condiciones, las pérdidas pueden ser significativas a altas frecuencias de conmutación. En este trabajo, se evalúan y comparan MOSFET de Super-Unión especialmente diseñados para aplicaciones con conmutaciones suaves, trabajando a alta frecuencia en un convertidor resonante LLC. Se utilizan dos técnicas de simulación basadas en elementos finitos y circuitos analógicos para predecir las pérdidas de energía por conmutación que aparecen en los transistores. A diferencia de otros trabajos, y por primera vez, en este estudio se tienen en cuenta las pérdidas de energía relacionadas con la histéresis de la capacidad de salida de los MOSFET que tienen influencia en las pérdidas de conmutación. Finalmente, teniendo en cuenta esas pérdidas de energía, se propone una figura de mérito que facilita la selección de los dispositivos para aplicaciones con altas frecuencias de conmutación. Se aportan, además, medidas experimentales que validan el estudio propuesto.