3000W高頻高效全橋軟開關(guān)電源選用的低通態(tài)損耗單管開關(guān)MOSFET新器件
發(fā)布時(shí)間:2007/9/11 0:00:00 訪問次數(shù):1554
摘要：IR公司最新推出的低導(dǎo)通電阻MOSFET功率管IRFPS37N50A，使全橋變換器只需采用二個(gè)MOSFET和二個(gè)IGBT就能實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)電源單機(jī)輸出功率3000W。
關(guān)鍵詞：功率MOSFET 低導(dǎo)通電阻 低損耗 大電流特性
1 引言
IRFPS37N50A是IR公司1999年6月在中國剛推出的最新低導(dǎo)通電阻、低損耗、高性能功率MOSFET（又稱HEXFET）。它是繼IRFP460（1985）、IRFP460LC（1994）之后又一次重大技術(shù)革新，是功率MOSFET器件在大電流特性方面追趕IGBT的一次質(zhì)的飛躍。在相同的500V最大漏極擊穿電壓條件下，它使全橋變換器只需要采用二個(gè)MOSFET和二個(gè)IGBT管，就能實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)電源單機(jī)輸出功率達(dá)到3000W。
為滿足開關(guān)電源的特殊需要，IRFPS37N50A管的外殼尺寸設(shè)計(jì)，完全相同于原有的IRFP460/460LC等。請(qǐng)注意到它的塑料外殼中心，并沒有穿孔隙作固定！它是用彈性簧片將功率管殼壓緊在散熱器上（二者之間涂導(dǎo)熱硅脂）。新的SUPER－247封裝見圖1，最大限度地留下空間來擴(kuò)充功率密度，大大降低了MOSFET的導(dǎo)通電阻值（由原ROS(On)=0.27Ω減小到0.13Ω），使通態(tài)損耗降低了50％，工作電流從20A大幅提高到36A！
反映三代功率MOSFET特性參數(shù)的主要數(shù)據(jù)，見表1：
當(dāng)采用四只IRFP460或IRFP460LC組成全橋軟開關(guān)電源變換器時(shí)，它的額定輸出功率為1000W～1500W，這是因?yàn)樗鼈兊淖畲蠊ぷ麟娏髟?0A（管殼溫度25℃）～12A（管殼溫度100℃），實(shí)際工作狀態(tài)下的最大電流約為16A（管殼溫度60℃）。所以要實(shí)現(xiàn)3000W高頻開關(guān)電源單機(jī)輸出功率，需要采用8只MOSFET雙雙并聯(lián)組成ZVS軟開關(guān)全橋變換器，見圖2，但額定輸出功率時(shí)的電源整機(jī)效率只有87％。新問世的低導(dǎo)通電阻、低損耗MOSFET管IRFPS37N50A，其最大工作電流在36A（管殼溫度25℃）～23A（管殼溫度100℃），實(shí)際工作狀態(tài)下的最大電流約為30A（管殼溫度60℃）。因此，只要散熱良好，采用四只單管（兩只IRFPS37N50A和兩只IGBT）就能實(shí)現(xiàn)3000W輸出功率的開關(guān)電源。實(shí)用的3000W、50kHzZVS－ZCS全橋軟開關(guān)電源電路見圖3，其電源整機(jī)效率可達(dá)到90％或者更高。
2 IRFPS37N50A的主要電氣參數(shù)與特性曲線
IRFPS37N50A主要用于開關(guān)模式電源（SMPS）、不間斷電源（UPS）、高速功率開關(guān)等。在全橋變換器、功率因數(shù)校正升壓器中有廣泛應(yīng)用。它具有三項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)：
表1 IR公司三代MOSFET器件性能的比較
| 參數(shù) |
摘要：IR公司最新推出的低導(dǎo)通電阻MOSFET功率管IRFPS37N50A，使全橋變換器只需采用二個(gè)MOSFET和二個(gè)IGBT就能實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)電源單機(jī)輸出功率3000W。 關(guān)鍵詞：功率MOSFET 低導(dǎo)通電阻 低損耗 大電流特性 1 引言 IRFPS37N50A是IR公司1999年6月在中國剛推出的最新低導(dǎo)通電阻、低損耗、高性能功率MOSFET（又稱HEXFET）。它是繼IRFP460（1985）、IRFP460LC（1994）之后又一次重大技術(shù)革新，是功率MOSFET器件在大電流特性方面追趕IGBT的一次質(zhì)的飛躍。在相同的500V最大漏極擊穿電壓條件下，它使全橋變換器只需要采用二個(gè)MOSFET和二個(gè)IGBT管，就能實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)電源單機(jī)輸出功率達(dá)到3000W。 為滿足開關(guān)電源的特殊需要，IRFPS37N50A管的外殼尺寸設(shè)計(jì)，完全相同于原有的IRFP460/460LC等。請(qǐng)注意到它的塑料外殼中心，并沒有穿孔隙作固定！它是用彈性簧片將功率管殼壓緊在散熱器上（二者之間涂導(dǎo)熱硅脂）。新的SUPER－247封裝見圖1，最大限度地留下空間來擴(kuò)充功率密度，大大降低了MOSFET的導(dǎo)通電阻值（由原ROS(On)=0.27Ω減小到0.13Ω），使通態(tài)損耗降低了50％，工作電流從20A大幅提高到36A！ 反映三代功率MOSFET特性參數(shù)的主要數(shù)據(jù)，見表1： 當(dāng)采用四只IRFP460或IRFP460LC組成全橋軟開關(guān)電源變換器時(shí)，它的額定輸出功率為1000W～1500W，這是因?yàn)樗鼈兊淖畲蠊ぷ麟娏髟?0A（管殼溫度25℃）～12A（管殼溫度100℃），實(shí)際工作狀態(tài)下的最大電流約為16A（管殼溫度60℃）。所以要實(shí)現(xiàn)3000W高頻開關(guān)電源單機(jī)輸出功率，需要采用8只MOSFET雙雙并聯(lián)組成ZVS軟開關(guān)全橋變換器，見圖2，但額定輸出功率時(shí)的電源整機(jī)效率只有87％。新問世的低導(dǎo)通電阻、低損耗MOSFET管IRFPS37N50A，其最大工作電流在36A（管殼溫度25℃）～23A（管殼溫度100℃），實(shí)際工作狀態(tài)下的最大電流約為30A（管殼溫度60℃）。因此，只要散熱良好，采用四只單管（兩只IRFPS37N50A和兩只IGBT）就能實(shí)現(xiàn)3000W輸出功率的開關(guān)電源。實(shí)用的3000W、50kHzZVS－ZCS全橋軟開關(guān)電源電路見圖3，其電源整機(jī)效率可達(dá)到90％或者更高。 2 IRFPS37N50A的主要電氣參數(shù)與特性曲線 IRFPS37N50A主要用于開關(guān)模式電源（SMPS）、不間斷電源（UPS）、高速功率開關(guān)等。在全橋變換器、功率因數(shù)校正升壓器中有廣泛應(yīng)用。它具有三項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)： 表1 IR公司三代MOSFET器件性能的比較 |
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