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MOS管如何發(fā)力,使反激電源達(dá)到90%效率

發(fā)布時(shí)間:2015-02-27 責(zé)任編輯:echolady

【導(dǎo)讀】本文由資深電源發(fā)燒友總結(jié)的經(jīng)驗(yàn),主要目的為了幫助大家更加深入了解并學(xué)習(xí)反激電源的設(shè)計(jì)。要想攻破90%效率反激電源,必須掌握MOS管的相關(guān)知識(shí),才能無(wú)往不利。

說(shuō)是有關(guān)MOS管的相關(guān)知識(shí),其實(shí)是將肖特基、變壓器等知識(shí)圍繞MOS展開(kāi),對(duì)反激電源的整體設(shè)計(jì)進(jìn)行完善。

頻率高低的第二個(gè)影響是整個(gè)電源板開(kāi)關(guān)的次數(shù),這個(gè)開(kāi)關(guān)次數(shù)直接影響到:

1、mos,肖特基的開(kāi)關(guān)損耗。

2、因變壓器的寄生參數(shù)影響回路特性。

3、因開(kāi)關(guān)次數(shù)增加,增加了產(chǎn)生諧波的次數(shù),影響EMC。

針對(duì)以上三點(diǎn),下面來(lái)進(jìn)行較為詳細(xì)的說(shuō)明。

有關(guān)mos的損耗,開(kāi)關(guān)損耗自是不必多說(shuō),下降上升導(dǎo)通時(shí)的各種損耗總和,驅(qū)動(dòng)也就是環(huán)路電感,極性電容,驅(qū)動(dòng)電阻,驅(qū)動(dòng)峰值電流等相關(guān)問(wèn)題,電流不大就不復(fù)雜,電流大了就要做保護(hù),階段性關(guān)斷,管壓降檢測(cè)等就復(fù)雜了。

下面說(shuō)說(shuō)MOS環(huán)路當(dāng)中的損耗問(wèn)題。

在做電源的時(shí)候,變大Rg電阻,有時(shí)候效率反而提升,這就是一種mos開(kāi)關(guān)的環(huán)路特性。引起這種環(huán)路開(kāi)關(guān)特性的原因,主要是由變壓器寄生電容和肖特基的寄生電容。導(dǎo)線之間有電壓差,就會(huì)存在電容特性,對(duì)變壓器做模型,寄生電容大類別是4種:

1、初級(jí)的匝間電容和層間電容

2、次級(jí)的匝間電容和層間電容

3、初級(jí)和次級(jí)之間的匝電容

4、線圈和磁芯的電容(這個(gè)一般忽略不計(jì))

肖特基就是規(guī)格書(shū)上寫(xiě)的電容。而正是因?yàn)樯厦娴募纳娙?,引起了mos開(kāi)關(guān)的回路特性,有時(shí)候加大RG電阻可以得到更高的效率,更好的溫升。反激式在mos都有一個(gè)采樣電阻到cs引腳,現(xiàn)在就從這里的波形來(lái)看關(guān)于寄生參數(shù)。

MOS管如何發(fā)力,使反激電源達(dá)到90%效率
圖1
 
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MOS管如何發(fā)力,使反激電源達(dá)到90%效率
圖2
 
如圖2所示,純理論上,這個(gè)采樣電阻上的電壓是這樣的,這是一種完美波形。但是,實(shí)際上在mos開(kāi)啟和關(guān)斷的時(shí)候,兩邊都有個(gè)阻力震蕩諧波。在電源中,阻尼震蕩基本上都是LC串聯(lián)形成的,下面仿真下肖特基二極管的寄生電容對(duì)電路特性的影響:

MOS管如何發(fā)力,使反激電源達(dá)到90%效率
圖3
 
然后加入變壓器次級(jí)寄生電感,電路波形則變?yōu)椋?

MOS管如何發(fā)力,使反激電源達(dá)到90%效率
圖4
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從這里可以看出:

次級(jí)的漏感會(huì)和肖特基二極管的寄生電容構(gòu)成一個(gè)阻尼震蕩,一個(gè)低漏感的變壓器可以更好的克制這個(gè)阻尼震蕩,提升電阻的諧波能力,這個(gè)震蕩也會(huì)影響二極管兩側(cè)的尖峰電壓。

下面是一個(gè)實(shí)際電源在采樣電阻上的波形:

MOS管如何發(fā)力,使反激電源達(dá)到90%效率
圖5

仿真出來(lái)反激式電源的波形:

MOS管如何發(fā)力,使反激電源達(dá)到90%效率
圖6

仿真和實(shí)際有一些差距,但這個(gè)仿真已經(jīng)能解決前面的問(wèn)題,有時(shí)候加大RG電阻效率反而升高,也就是功率回路問(wèn)題。

下面再來(lái)看仿真圖:

MOS管如何發(fā)力,使反激電源達(dá)到90%效率
圖7
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接下來(lái)調(diào)整MOS的開(kāi)關(guān)速度來(lái)看對(duì)整個(gè)寄生參數(shù)的影響。上面仿真出來(lái)的用的是100ns的開(kāi)關(guān)速度,現(xiàn)在修改為300ns,RG電阻改為12歐,在來(lái)看一下波形。

MOS管如何發(fā)力,使反激電源達(dá)到90%效率
圖8

從上面給出的圖可以說(shuō)明:

1、肖特基寄生電容和變壓器次級(jí)寄生電容會(huì)和次級(jí)漏感形成一個(gè)阻尼震蕩;

2、變壓器初級(jí)漏感會(huì)和初級(jí)寄生電容形成一個(gè)阻尼震蕩;

3、變壓器初級(jí)漏感會(huì)和mos的DS極間電容形成一個(gè)震蕩;

以上是主要部分,忽略線路板和元器件引腳的寄生電感。

這樣一來(lái),變壓器次級(jí)的寄生電容也可以折射到初級(jí),在一定電容情況下,mos開(kāi)關(guān)的上升沿和下降沿越陡峭,則經(jīng)過(guò)寄生電容的尖峰電流越大,就越大的沖擊電流承受到mos上,引起一種功率損耗。

當(dāng)mos開(kāi)關(guān)速度越快,電路形成的諧波震蕩就越嚴(yán)重,然后引起EMC問(wèn)題。所以,mos開(kāi)關(guān)的速度在實(shí)際電路中不是越快越好,個(gè)人認(rèn)為,當(dāng)變壓器器件工藝已經(jīng)符合要求的情況下,調(diào)整MOS管的RG電阻,找出改變這個(gè)電阻最高效率點(diǎn),確定mos的RG電阻阻值。

本篇文章主要圍繞MOS,對(duì)反激電源當(dāng)中的變壓器肖特基等知識(shí)進(jìn)行了較為全面的講解。希望大家在閱讀過(guò)這些文章之后能夠?qū)?0%效率的反激電源制作有進(jìn)一步的了解和認(rèn)識(shí),小編將為大家?guī)?lái)更多精品的文章,歡迎大家持續(xù)關(guān)注。

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