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2017年4月6日AC / DC

設計絕緣型返馳式轉換器電路:決定主要零件mosfet相關之2

採用AC / DC PWM方式的返馳式轉換器設計方法

在“決定主要零件mosfet相關之1」中决定了MOSFET Q1,接下来将建构MOSFET周边电路。

一開始先復習電路運轉。以D4, R5, R6調整從IC的了(PWM輸出)端輸出的信號,讓MOSFET Q1能夠正確運轉,然後再驅動MOSFET的閘極.MOSFET Q1開/關經過整流且流向變壓器T1一次側的高電壓,將其能量傳送至二次側.Q1開啟時Ids流動,但因為並非無限制流動,是故利用R8檢測電流並加以限制。

本节将先决定调整MOSFET闸极驱动的电路,二极体D4,电阻R5,R6,然后再决定限制电流和斜率补偿上必要的电流检测电阻R8。

MOSFET閘極電路R5, R6, D4

9 a_mosfet

为了驱动MOSFET,从电源IC的PWM二次侧输出信号,但若直接和MOSFET的闸极相接,反而无法获得最佳运转状态,,必须配合电路和要求的特性进行调整。具体来说,就是将MOSFET的开关损耗和杂讯调至最佳状态。

分別調整MOSFET開,關的速度,在開關損耗和開關雜訊相互妥協下運轉。所謂妥協點,正是因為開關損耗和開關雜訊互呈反比所形成的。提升開關速度後,開關損耗將減少。不過,開關速度變快時,電流會猛然發生變化,造成開關雜訊變大。

閘極電路的常數是難以經由事先決定的公式計算出來。因此,從電源IC資料表中的電路圖上,所標示的數值開始,最後再實機運轉看看,確認MOSFET溫度上升是否位在容許範圍內,也就是檢查開關損耗。

  • MOSFET關閉時,透過清電荷用二極體D4,以R5進行調整

選擇運轉電流模式的不連續模式後,MOSFET開啟時基本上不會發生開關損耗,而關閉時損耗則可控制的。為減輕MOSFET關閉時的開關損耗,縮小R5且提升關閉速度,但電流急遽變化,造成開關雜訊變大。此次範例電路中提出了下列幾項。

  • R5 = 22Ω0.25 w, R6 = 150Ω,D4: RB160L-60(蕭特基二極體60 v / 1)

为了在MOSFET关闭时,高速消除闸极电荷,而使用了二极体D4。损耗变小且高速,因此选择萧特基障壁二极体。

至於要注意的部分,由於脈衝電流會流過R5,因此請確認使用的電阻能承受脈衝電流。

電流檢測電阻R8

和MOSFET源極相接的電阻中,源極端和電源IC的CS引腳相接,另一端則是和接地相接.MOSFET開啟時,利用流向R8的電流所產生電壓下降現象,驅動CS引腳。擁有限制流向一次側的電流,在輸出過負載時保護線路,控制電流模式的斜率補償3個功能。CS引腳詳細內容請參照電源集成电路BM1P061FJ資料表。

由於擁有多種功能,因此有時會因為變壓器一次側的電感,以及輸入電壓而受到限制,經由下列公式計算出R8.Ippk則和责任是在“设计变压器(计算数值)”中取得。根據BM1P061FJ的CS引腳電壓規格來看,Vcs為0.4 v。

expression01

計算結果R8為0.2Ω。

經由下列公式計算出檢測電阻R8的損耗P_R8。

expression02

考量計算結果和耐脈衝電流,選擇能承受1 w以上的電阻。就算功率額定值相同,也可能因為電阻構造等,而改變耐脈衝電流特性,因此必須向所用電阻的製造廠商確認。

本節決定了MOSFET四周零件的常數。在計算公式之外,再根據經驗法則和實機確認等,或許仍無法完全了解,而電源設計上卻存在許多這類的情況。

重點:

・為了控制開關用電晶體(MOSFET)的運轉,依電源IC的規格設計電路。

・請遵照電源IC的資料表中,所記載的決定電路,常數的方法等內容。

PWM返馳式轉換器設計範例