分立元器件新设计.ppt

功率MOS管 主要工作特性： 1）其工作频率可以达20KHz以上，有的甚至可以达到100KHz~200KHz； 2）体积小、重量轻； 3）高速、大功率、高耐压（可以达到1400V以上NMOS）； 4）高增益，存储时间不受限制，不会热击穿。 MOS管的符号 NMOS/PMOS的符号为： MOS管原理 MOS管是电压控制器件，为了在D极获得一个较大电流，在MOS管的G极和S极间必须加一个受控的电压，因MOS的栅极与源极在电气上是靠硅氧化层相互隔离的，管子加电后只有很少的一点漏电流从所加电源端流入到栅极。因此，可以说MOS管具有极高的增益和阻抗。 为了驱动MOS管导通，需要在栅极和源极间加入电压脉冲，用于产生有效的充电电流，给MOS管的输入电容Ciss充电。 为提高MOS管的开关速度，驱动电阻Rg不可特大，可用公式得到其值： Rg = tr（或tf）/2.2Ciss 驱动电流脉冲值： Ig = Ciss×（dV/dt） 其中Rg：驱动阻抗，Ω； Ciss：MOS管的输入电容，F； tr和tf：分别为MOS管的上升时间和下降时间，s； dV/dt：驱动源的电压变化率，V/s； G-S电压无，MOS管关闭，D-S程高阻状态，抑制电流通过。 设计MOS管遵守的原则 MOS各脚连线尽量短，特别是G极的长度，如实在无法减少其长度，可以用一小磁环或一小电阻与MOS管串接起来。 MOS管设计说明 图1中R1： R1是驱动电阻，要尽量靠近MOS管的G极，可以消除寄生振荡，因MOS管输入阻抗很高，驱动阻抗必须很低，防止电路发生正反馈自激振荡。 图1中R2： 为加速MOS关断。 在设计MOS管的电路时，因MOS管的栅极G的电压大都为20~30V，所以要加保护（如稳压二极管）。 MOS管的开关保护电路 为保护MOS管一般要加RC吸收电路，其原因为： 1）RC吸收回路可以改变MOS管的负载曲线，增加了它达到最大功率的可靠性。 2）吸收回路可以消耗掉多余的关断MOS管的能量。否则，这部分能量要由MOS管开关消耗，这样在不增加成本的情况下，可使MOS管小型化。 其计算公式为： C = Ic·（tr+tf）/Vce R = Ton/3C P = （C·Vce·Vce·f）/20 这里的Ic：最大的输入MOS管电流，A； Vce：最大的电压，V； tr/tf：开关管上升/下降时间，s； Ton：占空比1/f，s（大部分拓扑形式为40%）； 例子：Vce=200V，tf=2us，tr=0.5us，变换器的工作频率为20KHz，工作电流为2A， MOS保护电路（举例）计算 C = Ic× (tr+tf)/Vce = 2(0.5+2) ×10-6/200 = 25（nF） Ton取1/f的40%，所以： Ton=0.4×10-3/20 = 20（us） R= 20×10-6/3×0.022×10-6=303（ Ω ） P=（0.025×10-6）×（2002）×（20×103）/20 = 1W 滤波电感 共模电感： L=1/（（2×3.14×f）2×C） 差模电感： L=（1/2）×（1/（2×3.14×f）2×C） 这里的 f：设计要求的截止频率； C：接入的X电容或Y电容； 稳压管TL431 TL431是一是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref（2.5V）到36V范围内的任何值。该器件的典型动态阻抗为0.2Ω，在很多应用中可以用它代替齐纳二极管，例如，数字电压表，运放电路、可调压电源，开关电源等等。 从该器件的符号看。3个引脚分别为：阴极（CATHODE）、阳极（ANODE）和参考端（REF）。 从下图可以看到，VI是一个内部的2.5V基准源，接在运放的反相输入端。由运放的特性可知，只有当REF端（同相端）的电压非常接近VI（2.5V）时，三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过，而且随着REF端电压的微小变化，通过三极管 图1 的电流将从1到100mA变化。当然，该图绝不是TL431的实际内部结构，所以不能简单地用这种组合来代替它。但如果在设计、分析应用TL431的电路时，这个模块图对开启思路，理解电路都是很有帮助的，本文的一些分析也将基于此模块而展开。 TL431内部结构图 其内部电路图为： TL431在开关电源中的作用1 如图 在开关电源上的应用 2 在过去的普通开关电源设计中，通常采用将输出电压经过误差放大后直接反馈到输入端的模式。这种电压控制的模式在某些应用中也能较好地发挥作用，但随着技术的发