MOS管开关中(zhong)的(de)电源
信息来源(yuan):本站 日(ri)期:2017-04-26
MOS又分为兩(liang)种(zhong)(zhong),一种(zhong)(zhong)为耗(hao)尽(jin)型(xing)(xing)(DepletionMOS),另(ling)一种(zhong)(zhong)为增强型(xing)(xing)(EnhancementMOS)。这兩(liang)种(zhong)(zhong)型(xing)(xing)态的构造(zao)没有太(tai)大(da)的差異,仅仅耗(hao)尽(jin)型(xing)(xing)MOS一开始(shi)在Drain-Source的通道上(shang)就有载子,所以即便在VGS为零的情况下,耗(hao)尽(jin)型(xing)(xing)MOS仍可(ke)以导通的。而增强型(xing)(xing)MOS则(ze)有必要在其(qi)VGS大(da)於某一特定值才华导通。
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全称金属氧化膜绝缘栅型场(chang)效应(ying)管,有门极(ji)Gate,源极(ji)Source,漏极(ji)Drain.通过给Gate加电(dian)(dian)压(ya)发作(zuo)电(dian)(dian)场(chang)操(cao)控S/D之间的(de)沟道电(dian)(dian)子或许空穴密度(或许说沟道宽(kuan)度)来改(gai)动S/D之间的(de)阻抗(kang)。这是一种简略好(hao)用(yong),挨近志趣的(de)电(dian)(dian)压(ya)操(cao)控电(dian)(dian)流源电(dian)(dian)晶(jing)体(ti)它(ta)具(ju)以下特(te)征(zheng):开(kai)关(guan)速度快、高频率(lv)性能好(hao),输入阻抗(kang)高、驱(qu)动功率(lv)小、热稳定(ding)性优秀、无二(er)次击穿疑问、全作(zuo)业(ye)区宽(kuan)、作(zuo)业(ye)线性度高等(deng)等(deng),其最(zui)首要的(de)利益便是可(ke)以削减(jian)体(ti)积(ji)巨细与重量(liang),提供给计划者一种高速度、高功率(lv)、高电(dian)(dian)压(ya)、与高增益的(de)元件(jian)。在各類中小功率(lv)开(kai)关(guan)电(dian)(dian)路中运用(yong)极(ji)为(wei)广泛。
栅极电荷和导(dao)通阻抗之所以首(shou)要(yao),是因(yin)为(wei)二者都(dou)对电源的(de)(de)(de)功率有(you)直接的(de)(de)(de)影响(xiang)。对功率有(you)影响(xiang)的(de)(de)(de)损(sun)耗(hao)首(shou)要(yao)分为(wei)两种方法(fa)--传导(dao)损(sun)耗(hao)和开关损(sun)耗(hao)。输出(chu)电容(rong)(rong)也有(you)利于(yu)传统的(de)(de)(de)降压转换(huan)器(有(you)时又称为(wei)硬(ying)(ying)开关转换(huan)器),不过要(yao)素不一样。因(yin)为(wei)每个硬(ying)(ying)开关周期存储在(zai)输出(chu)电容(rong)(rong)中的(de)(de)(de)能(neng)量会扔掉,反之在(zai)谐振转换(huan)器中能(neng)量重复循环。因(yin)而,低(di)输出(chu)电容(rong)(rong)对于(yu)同步降压调节器的(de)(de)(de)低(di)边开关格外首(shou)要(yao)。
低输(shu)出电容(COSS)值对这两类(lei)转换器(qi)都大有优点。谐振转换器(qi)中的谐振电路首要(yao)(yao)由变压(ya)器(qi)的漏电感与COSS挑选。此外,在两个MOS管关断的死区时(shi)间(jian)内,谐振电路有必要(yao)(yao)让COSS完全(quan)放(fang)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(yuan)(yuan)计划恰当(dang)凌乱,而且也没有一个简(jian)略(lve)的公式可用(yong)于MOS管的评估(gu)。但咱们(men)无妨考虑一些(xie)关键的参数,以及这些(xie)参数为何至关首要。传统(tong)上(shang),许多电(dian)源(yuan)(yuan)计划人员都选用(yong)一个概括质量因数(栅(zha)极电(dian)荷QG ×导(dao)通阻抗RDS(ON))来评估(gu)MOS管或对之进行等级(ji)差(cha)异。
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