开关变压器工作原理,开关电源mos管选型-KIA MOS管

开关变压器

开关变压器是开关电源中的核心组件，工作频率通常为十几至几百千赫兹，采用铁氧体磁芯以适配高频脉冲状态。

开关电源变压器是高频电路中的电力设备，主要用于电压变换、绝缘隔离及功率传递。

变压器通过开关管构成间歇振荡器，将直流电转换为高频脉冲，按工作模式分为反激式（储能释放能量）和正激式（导通直接供电）。根据输入脉冲特性可分为单激式（单极性输入）与双激式（双极性输入）。

工作原理

单激式变压器开关电源等效电路如图所示，把直流输入电压通过控制开关通、断的作用，看成是一序列直流脉冲电压，即单极性脉冲电压，直接给开关变压器供电。

在一般的电源变压器电路中，当电源变压器两端的输入电压为0时，表示输入端是短路的，因为电源内阻可以看作为0；而在开关变压器电路中，当开关变压器两端的输入电压为0时，表示输入端是开路的，因为电源内阻可以看作为无限大。

正激式变压器开关电源原理图

正激式变压器开关电源，是指当变压器的初级线圈正在被直流电压激励时，变压器的次级线圈正好有功率输出。

图中Ui是开关电源的输入电压，T是开关变压器，K是控制开关，L是储能滤波电感，C是储能滤波电容，D2是续流二极管，D3是削反峰二极管，R是负载电阻。

开关电源mos管选型方法

MOS管在电源管理中的作用

高效开关控制：在DC-DC转换器（如Buck、Boost电路）中，MOS管作为高频开关，通过快速导通/关断调节输出电压，提升转换效率。

功耗管理：利用低导通电阻（RDS(on)）特性减少导通损耗，尤其在低电压大电流场景（如锂电池供电设备）中显著降低发热。

电压稳压与保护：在LDO（低压差稳压器）中配合控制芯片稳定电压，并通过过流、过压保护电路防止器件损坏。

反向电流阻断：在电源路径中防止电流倒灌，保护敏感元件（如USB OTG应用中的VBUS隔离）。

开关电源mos管如何选择？

1. 电压参数

VDS（漏源击穿电压）：需高于电路最大电压+30%~50%余量（如12V系统选30V以上）。

VGS（栅源耐压）：确保驱动电压（如5V/10V）不超过MOS管极限（如±20V）。

2. 电流能力

连续电流（ID）：根据负载最大电流选择（如5A负载选ID≥8A的MOS管）。

脉冲电流（ID_pulse）：应对瞬间峰值（如电机启动电流），需留足余量。

3. 导通电阻（RDS(on)）

低RDS(on)优先：例如，12V/10A应用中，RDS(on)=10mΩ的MOS管导通损耗仅1W（P=I2R），而50mΩ则损耗达5W。

权衡成本与性能：超低RDS(on)的MOS管价格较高，需根据散热条件合理选择。

4. 开关速度

栅极电荷（Qg）：高频应用（如>100kHz开关频率）选择Qg较小的型号（如20nC），以降低驱动损耗。

开关时间（td(on)/td(off)）：影响EMI和效率，需匹配驱动电路（如使用专用栅极驱动IC）。

5. 热管理

封装类型：TO-220（带散热片，适用10W以上）、SOT-23（小功率）、DFN（紧凑型高散热）。

结温（Tj）与热阻（RθJA）：计算功率损耗（P= I2RDS(on) + 开关损耗），确保结温<125℃（工业级）。

应用场景选择

同步整流：选择低Qg的MOS管（如OptiMOS系列）提升反接效率。

高边开关：需兼容自举电路，选用逻辑电平MOS管（VGS(th)<2.5V）。

电池保护：优先选择低静态电流的MOS管（如<1μA）。

开关电源MOS管型号

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