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AC/DC

AC/DC PWM方式反激式转换器设计方法

绝缘型反激式转换器电路设计:主要部件的选定-MOSFET相关(一)

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变压器的设计结束,接下来是开关元件,本节说明MOSFET Q1的选定和相关电路构成。

最初,根据开关电压或电流等来选定MOSFET Q1。对此,本稿将说明“主要部件的选定-MOSFET相关 其1”。

接着决定调整MOSFET栅极驱动的电路、二极管 D4、电阻R5、R6,而且,决定限流和斜率补偿上必要的电流检测电阻R8。这部分将在“主要部件的选定-MOSFET相关 其2”中说明。

先说明此部分电路如何说明。以D4、R5、R6调整从IC的OUT(PWM输出)端输出的信号,让MOSFET Q1能够正确工作,然后再驱动MOSFET的栅极。MOSFET Q1开/关经过整流且流向变压器 T1一次侧的高电压,将其电能传送至二次侧。Q1在ON时Ids流动,但因为并非无限制流动,是故利用R8检测电流并加以限制。请参照“绝缘型反激式转换器电路设计”项中的整体电路内容。

MOSFET Q1的选定

首先,要先理解只有纸上谈兵是难以进行MOSFET的选定,但仍然必须依赖过往的经验法则。而且,最后实机确认必须降额至哪个程度后,再来决定MOSFET。

MOSFET的选定时,基本的探讨事项有以下几个。

  • 最大漏极-源极间电压(Vds)
  • 峰值电流
  • 导通电阻(Ron)的损耗
  • 封装最大容许损耗(Pd)

未曾有过相关经验法则时,将没有任何根据帮助自己做出选择,此时可以考虑Vds和Ids。

① Vds(max)

可经由下列公式算计Vds(max)。

Vds(max) = Vin(max)+VOR+Vspike
=264V×1.41+(12V+1V)×30/6+Vspike=437V+Vspike*

VOR:VO=Vout+VF乘上变压器的匝数比Np:Ns参照“变压器设计(数值计算)”。
Vin(max):可支持最大AC电压峰值(264V×√2)
Vspike:峰波电压
*不容易计算Vspike,因此本例题中,在增加缓冲电路的前提下,根据经验法则决定为400V。

② Ids

Ids以选定Ippk×2左右的元件为标准。根据“变压器设计(数值计算)”Ippk=2.32A

Ids=2.32×2=4.64A

根据上述结果,选定Vds(max)达800V左右、Ids达5A左右的MOSFET。例题的电路选定ROHM的R8005ANX(800V、5A)。此外,该MOSFET的导通电阻 1.6Ω,封装则是TO-220F。

再来,实际使用上述的MOSFET,在电路测量Vds、Ids和发热状况,确认降额足够。输入电压低时,MOSFET的ON时间会变长,因导通电阻Ron损耗发热增大,特别是采用国际通用规格输入(AC85V~AC264V)时更是必须多加注意。必要时加装散热器作为散热对策。

视MOSFET的厂商而定,提出损耗的测量方法或进行确认的方法。以下示例仅供参考。

8A_MOSFET_loss

8A_hp_12

从摘录网站画面中的①开始,操作鼠标依序点击后,就可以阅览计算元件温度和判定能否使用的方法。对于实机操作时的确认作业应该有所帮助。

因而,最终选定MOSFET。到此,至于栅极驱动调整电路和电流检测电阻将在“主要部件的选定-MOSFET相关 其2”中说明。

关键要点:

・选定开关晶体管(MOSFET)主要考量漏极-源极间耐压、峰值电流、导通电阻损耗、封装容许损耗。

・单纯的纸上计算仍很难严谨地做出选定,仍须靠经验法则和实际测量才行。

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