反激式開關(guān)電源元件參數(shù)選型(二)

一.MOS管電路

1.1MOS管的選擇:

1)MOS管的耐壓:Vmos= Vin max+Vor+100(尖峰電壓)+50(余量)=650V

2)MOS管的電流，常態(tài)電流一般不會(huì)超標(biāo)，主要跟溫度有關(guān),MOS管溫度不能太高結(jié)溫不允許超過(guò)150°C，留一定余量之后，在最高的環(huán)境要求之下不要超過(guò)0°C假設(shè)要求最高環(huán)境溫度為0°C，那么溫升不能超過(guò)40°C，依次類推MOS管發(fā)熱相關(guān)的因素:導(dǎo)通損耗(與導(dǎo)通電ds o和電流相關(guān))，開通和關(guān)斷損耗 (與電流、頻率、開關(guān)速度有關(guān))MOS管的整體趨勢(shì)為電流越大，導(dǎo)通電阻Rds on 越低的趨勢(shì)比如10W電源，選擇2-4A的MOS，50W電源選擇7-10A的MOS管，100W電源選擇10-20A的MOS管.

功率比較小時(shí)，可以通過(guò)把MIOS管的D，S所接的走線放寬，來(lái)散熱功率稍大的可能需要外加散熱器，比如0-50W的電源放YA散熱器 (YA和YB為比較常見的通用散熱器)70-100W電源放YB散熱器，或者連接機(jī)殼來(lái)散熱，散熱器具體放多大，具體要以溫升為準(zhǔn)

3)Rds on小一點(diǎn)比較好

1.2MOS管的驅(qū)動(dòng)電阻

MOS管導(dǎo)通時(shí)電流大,斷開時(shí)電流小.我們一般說(shuō)MOS管要慢開快關(guān),這只是一個(gè)定性說(shuō)法,要注意一度的問(wèn)題,不是開通越慢越好,關(guān)斷越快越好.

MIOS開通太快，對(duì)EMII不利，對(duì)效率有利，需要折中驅(qū)動(dòng)波形，波形最好不要有振蕩，或者說(shuō)振蕩越小越好.比如平臺(tái)處的振蕩最危險(xiǎn)，可能引起誤開通或關(guān)斷，或者重復(fù)開關(guān)的動(dòng)作有燒毀管子的風(fēng)險(xiǎn)，所以布局要布好，縮短回路減小寄生參數(shù)，避免振蕩.

當(dāng)然用示波器測(cè)試MOSFET的GS波形時(shí)，應(yīng)該把測(cè)試引線盡量最短

測(cè)試引線長(zhǎng)可能會(huì)使測(cè)出的波形有干擾不夠真實(shí)，當(dāng)有振蕩時(shí)可以適當(dāng)增大驅(qū)動(dòng)電阻來(lái)降低或消除振蕩.

經(jīng)驗(yàn)到值如下,根據(jù)實(shí)際波形進(jìn)行調(diào)整:

驅(qū)動(dòng)電阻on: 20-100R

驅(qū)動(dòng)電阻off:0-10R

1.3MOS管的損耗

1)導(dǎo)通后的損耗,主要是取決于導(dǎo)能電阻

2)開通損耗

3)關(guān)斷損耗

具體見前面文章<<功率MOS 驅(qū)動(dòng)應(yīng)用電路說(shuō)明>>

1.4MOS管上的典型波形

振蕩1: 開關(guān)MOS關(guān)斷，漏感LIk與Cds發(fā)生諧振(此時(shí)由于Lp被輸出鉗位不參與諧振)

振蕩2: 斷續(xù)模式下，開關(guān)MOS關(guān)斷，且副邊繞組續(xù)流完成,主繞組電感Lp+漏感LIk與Cds發(fā)生諧振.

二.輸出整流二極管

2.1耐壓

輸出整流二極管電壓應(yīng)力: Vout+Vin/nt尖峰電壓+余量=VOUT+373/14.2+20+10 (選60V左右的二極管)通常為了降低電壓尖峰，需要在二極管上加C吸收，來(lái)降低尖峰.

2.2電流

整流二極管的電流也是需要根據(jù)變壓器輸出繞組的峰值電流來(lái)取，比如副邊繞組峰值電流6A，需要留一定余量,一般1.5倍，可能取10A左右的管子.

2.3壓降:

正向壓降越低損耗越小

2.4反向恢復(fù)時(shí)間trr:

反向恢復(fù)時(shí)間越短越好.

根據(jù)3和4的條件整流二極管，一般選擇肖特基二極管(肖特基二極管壓降低，反向恢復(fù)時(shí)間極短，能夠減少損耗，降低溫度，提高效率)

2.5溫度

結(jié)溫不允許超過(guò)150°C，留一定余量之后，在最高的環(huán)境要求之下不要超過(guò)10°C假設(shè)要求最高環(huán)境溫度為0°C，那么溫升不能超過(guò)40°C，依次類推.

功率稍大的可能需要外加散熱器，比婦0-50W的電源放YA散熱器 (YA和YB為比較常見的通用散熱器)70-100W電源放YB散熱器，或者連接機(jī)殼來(lái)散熱，散熱器具體放多大，具體要以溫升為準(zhǔn).

2.6相關(guān)波形說(shuō)明

振蕩1: 由原邊變壓器振蕩折射到副邊(原邊勵(lì)磁電Lp和漏感，與原邊MOS管Cds寄生電容的振蕩).

振蕩2: 由副邊漏感與整流二極管Cj產(chǎn)生的振蕩.

三.輸出電容

反激變換器輸出濾波電容的容量一定要遠(yuǎn)大于正激變換器的輸出電容。正激變換器在開關(guān)管關(guān)斷時(shí)儲(chǔ)能的波電容和波電感同時(shí)向負(fù)載提供電流。而反激變換器在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)只能由輸出電容的儲(chǔ)能向負(fù)載提供電流,所以濾波電容必須更大。輸出紋波主要由濾波電容的等效串聯(lián)電阻ESR和充放電的電壓共同決定.

3.1耐壓

根據(jù)輸出的電壓來(lái)取，需留一定余量，一般選擇輸出電壓的1.5倍.

3.2電容容量

因?yàn)榉醇な?a target="_blank">開關(guān)電源在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),負(fù)載電流只由輸出電容提供,所以需計(jì)算電容充放電的峰值電壓.電容容量由充放電和ESR上的電壓共同決定:

1)充放電公式:

其中,U就是充電或放電壓,這個(gè)值是我們自已定義的,所以只需要知道充電電流IC和充電時(shí)間t,就可以計(jì)算了.

2)ESR上產(chǎn)生的電壓:Isp*ESR

3.2.1充放電電壓的計(jì)算:

1.當(dāng)處于連續(xù)模式時(shí),存在以下兩種情況.

A.當(dāng)整流二極管的電流一直大于負(fù)載電流,即:Iso>Io時(shí).

Isp:表示整流二極管的最大峰值電流

Iso:表示整流二極管的最大小電流

Io:表示負(fù)載電流

在TON時(shí)間段,原邊線圈充電,副邊線圈電壓反向,整流二極管無(wú)電流,此時(shí)負(fù)載電流由輸出電容提供.

充電電壓可以公式Q=C*U來(lái)計(jì)算,

在TOFF時(shí)間段,流過(guò)二極管的電流一部分給輸出電容充電,一部分給負(fù)載供電.上圖中,Y軸正半軸,藍(lán)色梯形部分為給電容充電電流.充電電的平均電流,應(yīng)該為A+B/2,其中B/2,為三角形腰的一半.

充電電流平均值:

充電時(shí)間為:Toff.

這里的Vripple1是紋波的電壓的充電電壓,對(duì)應(yīng)Y軸的正半軸,為方便計(jì)算,定為紋波電壓的一半.

這個(gè)式子不好判斷電容的最小值 ,我們?cè)僮儞Q下.

根據(jù):U=L*di/dt

U=Vo+Vd,為方便計(jì)算,假設(shè)二極管壓降為0V,則

U=Vo,

L為次級(jí)線圈電感,

Di=Isp-Iso

Dt=TOFF

這里Iso的最小值為Io,所以Isp的最小值為

電容最小值為:

Iso最小值為Io,則有:

這只是充放電壓的的充電部分,開關(guān)管打開時(shí),放電部分的好計(jì)算為:

Ic=Io

T=TON

總的電容最小值為:

B.當(dāng)整流二極管的電流存在小于負(fù)載電流,即:Iso

1)充電平均電流為:

2)充電時(shí)間為Tc=t2-t1:

由

其中:

U為Vo

L為次級(jí)電感

Di為Isp-Io

Dt為t2-t1,t2-t1=L*(Isp-Io)/Vo,即

由公式C=IC*Tc/Vripple1

顯然這個(gè)式子判斷不了電容的最小值,我們比較下A情況和B情況下的充電電流和充電時(shí)間B情況下的充電電流計(jì)為ICB

1)充電電流比較

(式一)

A情況下的充電電流為ICA:

(式二)

A情況下的充電電流為ICA:

(式二)

3)充電時(shí)間比較:

從圖中可以的看出,A情況下的TC大于B情況下的TC

公式:

A情況下的IC,IT均大于B情況,所以電容的最小值以A情況為準(zhǔn).

總的電容最小值為:

2.當(dāng)處于斷續(xù)模式時(shí)

TOFF階段,電容的充電電壓計(jì)算:

1)充電平均電流為:

2)充電時(shí)間為Tc=t2-t1:

由公式

顯然這個(gè)式子判斷不了電容的最小值,但此時(shí)的電容要比A情況下的電容小.最終電容的最小值計(jì)算公式為:

3.2.2 ESR上產(chǎn)生的電壓

其計(jì)算公式為:Vripple=Isp*Resr

也要像上面那樣分情況進(jìn)行計(jì)算Isp,這里就不計(jì)算了,因?yàn)閷?shí)際選擇時(shí),只取決于電容的ESR,總之選擇較小的ESR的電容,實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,并聯(lián)貼片的瓷片電容來(lái)減小ESR.