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開關器件-MOSFET的選擇

發(fā)布時間:2012/5/29 19:46:02 訪問次數:748

    開關電源的開關E13001器件可以使用雙極晶體管或者MOSFET。JFET的導通電阻大,有限制電流的作用,所以幾乎不使用它。本章中所說的FET開關電路都是指MOSFET。選擇MOSFET的型號時要考慮到漏極電流的最大額定值,漏極一源極間電壓的最大額定值以及器件的導通電阻。
    首先考慮Tri導通時流過的漏極電流。如果認為電源電路的損耗為零,那么從輸出端取出的功率當然應該是由輸入端直流電源所供給的全部功率。設計指標要求輸出電壓5V時必須能夠提供20mA的電流。這時輸出的功率為lOOmW。因此,輸入端直流電壓(一3V)提供的電流應該是33.3mA。但是實際的電源電路中是會產生損耗的,假定電源的效率為80%,那么輸入端流入的電流就應該是42mA(≈33.3mA/O.8)。
    當Tri導通時這個電流被Li積蓄,所以Tri的漏極電流也是42mA(因為像圖11.3(a)那樣當SW接通時,電流被L積蓄)。但是這里求得的漏極電流是一個穩(wěn)態(tài)值,暫態(tài)過程流過的電流會更大。這個暫態(tài)電流值因輸入輸出的電壓差以及電感的Q值(評價電感的參數,以后將介紹)等因素面不同。這里設為穩(wěn)態(tài)電流10倍,即暫態(tài)電流值為420mA( =42mA×10倍)。因此,選擇的Tri的穩(wěn)態(tài)漏極電流的最大額定值應該大于42mA,暫態(tài)漏極電流的最大額定值應在420mA以上。
    由于電源電路的輸入電壓是3V,所以驅動Tri的電壓最大也是3V(如圖11.6所示,由于產生開關信號的振蕩電路的電源是從輸入電壓取得的,所以在這個電路中也是3V)。因此,必須選擇柵極一源極間電壓VGS為3V時能夠流過ID一420mA以上漏極電流的器件。
    其次考慮漏極一源極間的耐壓。Tri截止時漏極一源極間加的電壓是輸出電壓Vo加上二極管的正向電壓降VF,如果Vo =10V,VF一0.4V,那么漏極一源極間所加電壓就是10.4V。對Tri取2倍的電壓余量,選擇漏極一源極間電壓的最大額定值VDSS大于20V的FET(對于開關用MOSFET,大致是VDSS>30V)。為了減少電路的損耗,必須降低器件的導通電阻RDS(ON)。對于本設計電源的規(guī)模,大約RON≤1Q就足以滿足要求。
    根據以上討論,這里的Tri選用2SK612。2SK612漏極電流的穩(wěn)態(tài)最大額定值ID(DC)是2A,暫態(tài)最大額定值ID是8A,VDSS =100V.RDS(ON)=0.35,0,完全能夠滿足電路的要求。
    圖11.7是2SK612的傳輸特性。當VGS=3V時ID=2A,充分滿足ID>420mA的條件。
    
                     

           

    開關電源的開關E13001器件可以使用雙極晶體管或者MOSFET。JFET的導通電阻大,有限制電流的作用,所以幾乎不使用它。本章中所說的FET開關電路都是指MOSFET。選擇MOSFET的型號時要考慮到漏極電流的最大額定值,漏極一源極間電壓的最大額定值以及器件的導通電阻。
    首先考慮Tri導通時流過的漏極電流。如果認為電源電路的損耗為零,那么從輸出端取出的功率當然應該是由輸入端直流電源所供給的全部功率。設計指標要求輸出電壓5V時必須能夠提供20mA的電流。這時輸出的功率為lOOmW。因此,輸入端直流電壓(一3V)提供的電流應該是33.3mA。但是實際的電源電路中是會產生損耗的,假定電源的效率為80%,那么輸入端流入的電流就應該是42mA(≈33.3mA/O.8)。
    當Tri導通時這個電流被Li積蓄,所以Tri的漏極電流也是42mA(因為像圖11.3(a)那樣當SW接通時,電流被L積蓄)。但是這里求得的漏極電流是一個穩(wěn)態(tài)值,暫態(tài)過程流過的電流會更大。這個暫態(tài)電流值因輸入輸出的電壓差以及電感的Q值(評價電感的參數,以后將介紹)等因素面不同。這里設為穩(wěn)態(tài)電流10倍,即暫態(tài)電流值為420mA( =42mA×10倍)。因此,選擇的Tri的穩(wěn)態(tài)漏極電流的最大額定值應該大于42mA,暫態(tài)漏極電流的最大額定值應在420mA以上。
    由于電源電路的輸入電壓是3V,所以驅動Tri的電壓最大也是3V(如圖11.6所示,由于產生開關信號的振蕩電路的電源是從輸入電壓取得的,所以在這個電路中也是3V)。因此,必須選擇柵極一源極間電壓VGS為3V時能夠流過ID一420mA以上漏極電流的器件。
    其次考慮漏極一源極間的耐壓。Tri截止時漏極一源極間加的電壓是輸出電壓Vo加上二極管的正向電壓降VF,如果Vo =10V,VF一0.4V,那么漏極一源極間所加電壓就是10.4V。對Tri取2倍的電壓余量,選擇漏極一源極間電壓的最大額定值VDSS大于20V的FET(對于開關用MOSFET,大致是VDSS>30V)。為了減少電路的損耗,必須降低器件的導通電阻RDS(ON)。對于本設計電源的規(guī)模,大約RON≤1Q就足以滿足要求。
    根據以上討論,這里的Tri選用2SK612。2SK612漏極電流的穩(wěn)態(tài)最大額定值ID(DC)是2A,暫態(tài)最大額定值ID是8A,VDSS =100V.RDS(ON)=0.35,0,完全能夠滿足電路的要求。
    圖11.7是2SK612的傳輸特性。當VGS=3V時ID=2A,充分滿足ID>420mA的條件。
    
                     

           

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