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一种利用开关电源详细讲解

信息来源:本站 日期:2017-04-19 

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MOS场效应管也被称为MOSFET,即Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor(金属氧化物半导体场效应管)的缩写。它一般有耗尽型和增强型两种我们知道一般三极管是由输入的电流控制输出的电流。但对于场效应管,其输出电流是由输入的电压(或称场电压)控制,可以认为输入电流极小或没有输入电流,这使得该器件有很高的输入阻抗,同时这也是我们称之为场效应管的原因。

场效应管开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关晶体管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源。从上世纪90年代以来开关电源相继进入各种电子、电器设备领域,计算机、程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源。随着电源技术的发展,低电压,大电流的开关电源因其技术含量高,应用广,越来越受到人们重视。在开关电源中,正激和反激式有着电路拓扑简单,输入输出电气隔离等优点,广泛应用于中小功率电源变换场合。跟反激式相比,正激式变换器变压器铜损较低,同时,正激式电路副边纹波电压电流衰减比反激式明显,因此,一般认为正激式变换器适用在低压,大电流,功率较大的场合。

为解释MOS场效应管的工作原理,我们先了解一下仅含一个P—N结的二极管的工作过程。我们知道在二极管加上正向电压(P端接正极,N端接负极)时,二极管导通,其PN结有电流通过。这是因在P型半导体端为正电压时,N型半导体内的负电子被吸引而涌向加有正电压的P型半导体端,而P型半导体端内的正电子则朝N型半导体端运动,从而形成导通电流。同理,当二极管加上反向电压(P端接负极,N端接正极时,这时在P型半导体端为负电压,正电子被聚集在P型半导体端,负电子则聚集在N型半导体端,电子不移动,其PN结没有电流流过,二极管截止。

对于场效应管,在栅极没有电压时,有前面的分析可知,在源极与漏极之间不会有电流流过,此时场效应管处于截止状态。当有一个正电压加在N沟道的MOS场效应管栅极上时,由于电场的作用,此时N型半导体的源极和漏极的负电子被吸引出来而涌向栅极,但由于氧化膜的阻挡,使得电子聚集在两个N沟道之间的P型半导体中,从而形成电流,使源极和漏极之间导通。我们也可以想象为两个N型半导体之间为一条沟,栅极电压的建立相当于为他们之间搭了一座桥梁,该桥梁的大小由栅压决定。下面简述一下用C—MOS场效应管(增强型MOS场效应管)组成的应用电路的工作过程。电路将一个增强型P沟道MOS场校官和一个增强型N沟道MOS场效应管组合在一起使用。当输入端为底电平时,P沟道MOS场效应管导通,输出端与电源正极接通。当输入端为高电平时,N沟道MOS场效应管导通,输出端与电源地接通。在该电路中,P沟道MOS场效应管和N沟道场效应管总是在相反的状态下工作,其相位输入端和输出端相反。通过这种工作方式我们可以获得较大的电流输出。同时由于漏电流的影响,使得栅压在还没有到0V,通常在栅极电压小于1V到2V时,MOS场效应管即被关断。不同场效应管关断电压略有不同。也以为如此,使得该电路不会因为两管同时导通而造成电源短路。