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设计电源双极型晶体管

信息来源:本站 日期:2017-05-11 

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在过去的十几年中,大功率场效应管引发了电源工业的反动,而且大大地促进了电子工业的展开。由于MOSFET管具有更快的开关速度,电源开关频率可以做得更高,可以从50kHz进步到200kHz以致400kHz。同时也使得开关电源的体积变得更小,由此产生了大量运用小型电源的新产品。个人计算机的不时小型化就是一个典型的例子 。开关电源工作频率的不时进步促使电子元件工业发作了普遍的改造。半导体工业首当其冲,更多的研讨经费投入于MOSFET管的研讨。MOS管的额定电压和额定电流得到了 显著进步 ,本钱却逐渐降落 ,使它可以应用于大量新的场所 。目前己经开发出在高频率、高磁通密度条件下有更低损耗的磁性元件 ,并且推出了能工 作在更高频率的 PWM 芯片。工作频率的进步和变压器、滤波电容体积的减小,恳求其他器件的尺寸也要减小,从而对制造工艺提出了更高的恳求(比如表面安装技术 SMT ) 。谐振电源半桥是一个新的工业和研讨范畴。频率为2030kHz,运用可控硅整流器的谐振电源曾经运用了多年。MOS目T管的呈现使电路可以工作在更高的频率,大量研讨人员正着手开发各种频率为0.35MHz的新型谐振电路拓扑。在频率高于lOOkHz的设计中,设计者必需认真思索原本在频率低于lOOkHz时可以忽略的现象。比如集肤效应,特别是变压器线圈的临近效应损耗 ,由于高频时这些损耗在整个变 压器损耗中所占 的比重增大。快恢复二极管由于电流波形具有更快的上升时间,地线和供电回路上的 Ldildt 尖峰变得愈加复杂棘手 ,所以需求设计者愈加留意线路规划 ,如具有低电感特性的地线和供 电回路及关键节点的稿合电容等 。固然存在这些不肯定的要素和问题 ,但是电源设计者只 要熟习双极型晶体超结场效应管的设计 ,掌 握关于 MOSFET 管特性的基本信息 ,就可以很快学会运用 MOS田T 管中止开关电路设计 。对电 路设计者来说 ,决议MOSFET 管特性的制造材料和固态物理结构并不太重要 ,这里不予讨论。 在电路设计中 ,MOS四T 管的直流伏安特性 、极间电容 、温度特性和开关速度等是需求思索 的,本文只对这些方面中止讨论 。在很大程度上 ,用 MOS阳T管设计电源比用双极型晶体管更简单。MOSFET管输入端(栅极)的驱动电路要比双极型晶体管的基极驱动电路简单得多。而且MOSFET 管没有存储时间,就避免了复杂的Baker钳位电路和比例基极驱动电路。另外,双极型晶体场效应管管卢值在制造过程中可能相差达4倍所惹起的问题在MOSFET管的运用中也己不存在 。在关断过程中 ,由于MOSFET 管电流降落速度很快 ,输出端的降落电流和上升电压在较 低的电流下会发作堆叠 ,从而减小了堆叠损耗即交流开关损耗 ( 1.3.4 节)。这样就可以简化 以致不需求缓冲器了 .