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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 .


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