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(shi)开关电(dian)源中的核心(xin)组件(jian)，工(gong)作频率通常为十(shi)几(ji)至几(ji)百千(qian)赫兹，采用铁氧体磁芯以适配高频脉(mai)冲状态。

开关(guan)电源(yuan)变压器(qi)是高频电路中(zhong)的电力设备，主(zhu)要用于电压变换、绝缘隔离及功率传(chuan)递。

变(bian)压(ya)器通过(guo)开(kai)关管构成(cheng)间歇振荡(dang)器，将直(zhi)流电转换为高频(pin)脉(mai)冲(chong)，按工作模(mo)式(shi)(shi)(shi)分为反(fan)激式(shi)(shi)(shi)（储能(neng)释放能(neng)量(liang)）和正激式(shi)(shi)(shi)（导通直(zhi)接供电）。根(gen)据输入脉(mai)冲(chong)特性(xing)(xing)可分为单激式(shi)(shi)(shi)（单极(ji)性(xing)(xing)输入）与双(shuang)激式(shi)(shi)(shi)（双(shuang)极(ji)性(xing)(xing)输入）。

工作原理

单(dan)激式变(bian)压(ya)器开(kai)关电源等(deng)效电路如图所示，把直(zhi)(zhi)流(liu)输入电压(ya)通过控制开(kai)关通、断的作(zuo)用，看成是一序列直(zhi)(zhi)流(liu)脉冲电压(ya)，即单(dan)极(ji)性脉冲电压(ya)，直(zhi)(zhi)接给(ji)开(kai)关变(bian)压(ya)器供电。

在一般的(de)电(dian)(dian)源(yuan)变(bian)压(ya)(ya)(ya)器电(dian)(dian)路(lu)中，当电(dian)(dian)源(yuan)变(bian)压(ya)(ya)(ya)器两端(duan)的(de)输入(ru)电(dian)(dian)压(ya)(ya)(ya)为0时，表示输入(ru)端(duan)是(shi)短(duan)路(lu)的(de)，因为电(dian)(dian)源(yuan)内(nei)阻可以(yi)看(kan)作为0；而在开(kai)关变(bian)压(ya)(ya)(ya)器电(dian)(dian)路(lu)中，当开(kai)关变(bian)压(ya)(ya)(ya)器两端(duan)的(de)输入(ru)电(dian)(dian)压(ya)(ya)(ya)为0时，表示输入(ru)端(duan)是(shi)开(kai)路(lu)的(de)，因为电(dian)(dian)源(yuan)内(nei)阻可以(yi)看(kan)作为无限大。

正激式变压器开关电源原理图

正(zheng)(zheng)激(ji)式变(bian)压(ya)器(qi)开关(guan)电源，是指当(dang)变(bian)压(ya)器(qi)的初级线圈正(zheng)(zheng)在被(bei)直流电压(ya)激(ji)励时，变(bian)压(ya)器(qi)的次级线圈正(zheng)(zheng)好有功率(lv)输出。

图中Ui是(shi)开(kai)关(guan)电源的(de)输(shu)入电压，T是(shi)开(kai)关(guan)变压器(qi)，K是(shi)控制开(kai)关(guan)，L是(shi)储能(neng)滤波电感，C是(shi)储能(neng)滤波电容(rong)，D2是(shi)续流二(er)极(ji)管，D3是(shi)削反(fan)峰(feng)二(er)极(ji)管，R是(shi)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(gao)效(xiao)开关控(kong)制(zhi)：在DC-DC转(zhuan)换(huan)器(qi)（如Buck、Boost电(dian)路(lu)）中，MOS管作(zuo)为高(gao)频(pin)开关，通(tong)过快速(su)导通(tong)/关断调(diao)节输出电(dian)压，提升转(zhuan)换(huan)效(xiao)率。

功(gong)耗管理：利用(yong)低(di)(di)导通电(dian)阻（RDS(on)）特性减少导通损(sun)耗，尤其(qi)在低(di)(di)电(dian)压大电(dian)流场景（如锂(li)电(dian)池供电(dian)设备）中(zhong)显(xian)著(zhu)降低(di)(di)发热。

电(dian)压(ya)(ya)(ya)稳压(ya)(ya)(ya)与保护(hu)(hu)：在LDO（低压(ya)(ya)(ya)差(cha)稳压(ya)(ya)(ya)器）中(zhong)配合控制芯片稳定电(dian)压(ya)(ya)(ya)，并(bing)通过(guo)过(guo)流、过(guo)压(ya)(ya)(ya)保护(hu)(hu)电(dian)路防止(zhi)器件损坏(huai)。

反(fan)向电(dian)流(liu)阻断：在电(dian)源(yuan)路径中防止电(dian)流(liu)倒灌，保护敏(min)感(gan)元件（如USB OTG应(ying)用中的VBUS隔离）。

开关电源mos管如何选择？

1. 电(dian)压(ya)参(can)数(shu)

VDS（漏源击(ji)穿电压(ya)）：需高(gao)于(yu)电路最大(da)电压(ya)+30%~50%余量（如12V系(xi)统选30V以(yi)上）。

VGS（栅(zha)源(yuan)耐(nai)压）：确保(bao)驱动(dong)电压（如5V/10V）不超(chao)过MOS管(guan)极(ji)限（如±20V）。

2. 电流能力

连(lian)续电(dian)流（ID）：根据负(fu)载最大电(dian)流选择（如5A负(fu)载选ID≥8A的MOS管）。

脉冲电(dian)流(liu)（ID_pulse）：应(ying)对瞬(shun)间峰值（如(ru)电(dian)机(ji)启(qi)动电(dian)流(liu)），需留足(zu)余(yu)量(liang)。

3. 导通电阻(zu)（RDS(on)）

低RDS(on)优(you)先：例如，12V/10A应用中(zhong)，RDS(on)=10mΩ的(de)MOS管(guan)导通损(sun)耗仅(jin)1W（P=I2R），而50mΩ则损(sun)耗达5W。

权衡成(cheng)本与(yu)性能：超低RDS(on)的MOS管价(jia)格较(jiao)高，需根据散热(re)条件合理(li)选择(ze)。

4. 开关(guan)速度(du)

栅(zha)极电荷（Qg）：高频(pin)应用（如>100kHz开关频(pin)率）选择Qg较小的型(xing)号（如20nC），以降低驱(qu)动损耗。

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

5. 热管理

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

结温（Tj）与热阻（RθJA）：计(ji)算功率(lv)损耗(hao)（P= I2RDS(on) + 开关(guan)损耗(hao)），确保结温<125℃（工业级）。

应用场景选择

同步(bu)整流(liu)：选择(ze)低(di)Qg的MOS管（如OptiMOS系列(lie)）提升(sheng)反接效率。

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

电(dian)池保护：优先选择低静态电(dian)流的MOS管（如<1μA）。

开关电源MOS管型号

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