MOS管开关中的电源
信息来(lai)源:本站 日期(qi):2017-04-26
MOS又分为兩(liang)种(zhong),一种(zhong)为耗(hao)尽型(DepletionMOS),另一种(zhong)为增强型(EnhancementMOS)。这兩(liang)种(zhong)型态的(de)构造没(mei)有太大(da)的(de)差(cha)異,仅仅耗(hao)尽型MOS一开(kai)始在(zai)Drain-Source的(de)通道上就有载子,所(suo)以即便在(zai)VGS为零的(de)情况(kuang)下,耗(hao)尽型MOS仍可以导(dao)通的(de)。而增强型MOS则有必要在(zai)其VGS大(da)於某一特定值才(cai)华导(dao)通。
开关电源中的MOS管 现在让咱们考虑开关电源运用,以及这种运用如何需要从一个不一样的视点来审视数据手册。从界说上而言,这种运用需要MOS管守时导通和关断。一起,稀有十种拓扑可用于开关电源,这儿考虑一个简略的比方。DC-DC电源中常用的根柢降压转换器依托两个MOS管来施行开关功用(图2),这些开关更换在电感里存储能量,然后把能量释放给负载。现在,计划人员常常挑选数百kHz甚至1 MHz以上的频率,因为频率越高,磁性元件可以更小更轻。
MOS即MOSFET全(quan)称金属氧化膜绝(jue)缘栅型(xing)场效应管,有门(men)极Gate,源极Source,漏极Drain.通(tong)过给Gate加电(dian)压(ya)(ya)(ya)发作(zuo)电(dian)场操控S/D之间(jian)的沟(gou)道(dao)电(dian)子或(huo)许空穴密度(du)(du)(或(huo)许说沟(gou)道(dao)宽度(du)(du))来改动(dong)S/D之间(jian)的阻抗。这是一种简略(lve)好(hao)用,挨(ai)近(jin)志趣的电(dian)压(ya)(ya)(ya)操控电(dian)流源电(dian)晶体它具以下特征(zheng):开关(guan)速(su)度(du)(du)快(kuai)、高频率性能好(hao),输入阻抗高、驱动(dong)功率小、热稳(wen)定性优(you)秀、无二次(ci)击穿疑问、全(quan)作(zuo)业区宽、作(zuo)业线性度(du)(du)高等(deng)等(deng),其最首要的利益便是可以削减体积巨细与重量(liang),提供给计划者一种高速(su)度(du)(du)、高功率、高电(dian)压(ya)(ya)(ya)、与高增益的元件(jian)。在(zai)各類(lei)中(zhong)小功率开关(guan)电(dian)路中(zhong)运用极为广泛。
栅极电荷(he)和(he)导(dao)通(tong)阻抗(kang)之所以首要(yao)(yao),是(shi)因为二者都对(dui)电源(yuan)的功(gong)率有(you)(you)直接的影(ying)响。对(dui)功(gong)率有(you)(you)影(ying)响的损(sun)耗(hao)首要(yao)(yao)分为两种方法(fa)--传(chuan)导(dao)损(sun)耗(hao)和(he)开(kai)关(guan)损(sun)耗(hao)。输(shu)出电容也有(you)(you)利于(yu)传(chuan)统(tong)的降(jiang)压(ya)转换器(有(you)(you)时又(you)称(cheng)为硬开(kai)关(guan)转换器),不(bu)过要(yao)(yao)素不(bu)一样。因为每(mei)个(ge)硬开(kai)关(guan)周期存储在(zai)输(shu)出电容中的能量会扔掉,反之在(zai)谐振(zhen)转换器中能量重复循环。因而,低(di)(di)输(shu)出电容对(dui)于(yu)同步降(jiang)压(ya)调(diao)节器的低(di)(di)边开(kai)关(guan)格(ge)外首要(yao)(yao)。
低输出电容(COSS)值对这两(liang)类转换(huan)器(qi)都大有(you)优(you)点。谐振(zhen)转换(huan)器(qi)中(zhong)的谐振(zhen)电路首(shou)要由变压(ya)器(qi)的漏(lou)电感与COSS挑选。此外,在两(liang)个MOS管(guan)关(guan)断的死区(qu)时间(jian)内,谐振(zhen)电路有(you)必要让(rang)COSS完全(quan)放电。
栅极电荷是发作开关损耗的首要要素。栅极电荷单位为纳库仑(nc),是MOS管栅极充电放电所需的能量。栅极电荷和导通阻抗RDS(ON) 在半导体计划和制造技术中彼此有关,一般来说,器件的栅极电荷值较低,其导通阻抗参数就稍高。关电源中第二首要的MOS管参数包含输出电容、阈值电压、栅极阻抗和雪崩能量。某些格外的拓扑也会改动不一样MOS管参数的有关质量,例如,可以把传统的同步降压转换器与谐振转换器做对比。谐振转换器只在VDS (漏源电压)或ID (漏极电流)过零时才进行MOS管开关,然后可把开关损耗降至最低。这些技术被变成软开关或零电压开关(ZVS)或零电流开关(ZCS)技术。因为开关损耗被最小化,RDS(ON) 在这类拓扑中显得更加首要。
显着,电(dian)源计(ji)划恰当凌乱,而且也没有一(yi)个(ge)简略的公(gong)式可用于MOS管的评估。但咱(zan)们无妨考虑(lv)一(yi)些关键(jian)的参数(shu)(shu),以及这些参数(shu)(shu)为何至(zhi)关首要。传统上(shang),许多电(dian)源计(ji)划人员都选用一(yi)个(ge)概括(kuo)质量(liang)因数(shu)(shu)(栅(zha)极电(dian)荷QG ×导通(tong)阻抗(kang)RDS(ON))来(lai)评估MOS管或对之进(jin)行(xing)等(deng)级差异。
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