開關(guān)電源知識

1、高頻開關(guān)電源High frequency Switching Mode Power Supply（電源技術(shù)講座四）北京電子信息大學(xué)路秋生吳亞娟(北京100031)1：高頻開關(guān)電源的組成與分類開關(guān)電源具有體積小、效率高等一系列優(yōu)點(diǎn)，在各類電子產(chǎn)品中得到廣泛的應(yīng)用。但由于開關(guān)電源的控制電路比較復(fù)雜、輸出紋波電壓較高，所以開關(guān)電源的應(yīng)用也受到一定的限制。電子裝置小型輕量化的關(guān)鍵是供電電源的小型化，因此需要盡可能地降低電源電路中的損耗。開關(guān)電源中的調(diào)整管工作于開關(guān)狀態(tài)，必然存在開關(guān)損耗，而且損耗的大小隨開關(guān)頻率的提高而增加。另一方面，開關(guān)電源中的變壓器、電抗器等磁性元件及電容元件的損耗，也隨頻率的提高

2、而增加。目前市場上開關(guān)電源中功率管多采用雙極型晶體管，開關(guān)頻率可達(dá)幾十kHz；采用MOSFET的開關(guān)電源轉(zhuǎn)換頻率可達(dá)幾百kHz。為提高開關(guān)頻率必須采用高速開關(guān)器件。對于兆赫以上開關(guān)頻率的電源可利用諧振電路，這種工作方式稱為諧振開關(guān)方式。它可以極大地提高開關(guān)速度，原理上開關(guān)損耗為零，噪聲也很小，這是提高開關(guān)電源工作頻率的一種方式。采用諧振開關(guān)方式的兆赫級變換器已經(jīng)實(shí)用化。開關(guān)電源的集成化與小型化已成為現(xiàn)實(shí)。然而，把功率開關(guān)管與控制電路都集成在同一芯片上，必須解決電隔離和熱絕緣的問題。11開關(guān)電源的基本構(gòu)成開關(guān)電源采用功率半導(dǎo)體器件作為開關(guān)器件，通過周期性間斷工作，控制開關(guān)器件的占空比來調(diào)整輸出電

3、壓。開關(guān)電源的基本構(gòu)成如圖1所示，其中DC/DC變換器進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換，它是開關(guān)電源的核心部分，此外還有起動、過流與過壓保護(hù)、噪聲濾波等電路。輸出采樣電路（R1、R2）檢測輸出電壓變化，與基準(zhǔn)電壓Ur比較，誤差電壓經(jīng)過放大及脈寬調(diào)制（PWM）電路，再經(jīng)過驅(qū)動電路控制功率器件的占空比，從而達(dá)到調(diào)整輸出電壓大小的目的。圖2是一種電路實(shí)現(xiàn)形式。DC/DC變換器有多種電路形式，常用的有工作波形為方波的PWM變換器以及工作波形為準(zhǔn)正弦波的諧振型變換器。圖1開關(guān)電源的基本構(gòu)成圖2開關(guān)型穩(wěn)壓電源的原理電路對于串聯(lián)線性穩(wěn)壓電源，輸出對輸入的瞬態(tài)響應(yīng)特性主要由調(diào)整管的頻率特性決定。但對于開關(guān)型穩(wěn)壓電源，輸入的瞬態(tài)變

4、化比較多地表現(xiàn)在輸出端。提高開關(guān)頻率的同時(shí)，由于反饋放大器的頻率特性得到改善，開關(guān)電源的瞬態(tài)響應(yīng)問題也能得到改善。負(fù)載變化瞬態(tài)響應(yīng)主要由輸出端LC濾波器特性決定，所以可以利用提高開關(guān)頻率、降低輸出濾波器LC乘積的方法來改善瞬態(tài)響應(yīng)特性。12開關(guān)型穩(wěn)壓電源的分類開關(guān)型穩(wěn)壓電源的電路結(jié)構(gòu)有多種：（1）按驅(qū)動方式分，有自勵式和他勵式。（2）按DC/DC變換器的工作方式分：單端正勵式和反勵式、推挽式、半橋式、全橋式等；降壓型、升壓型和升降壓型等。（3）按電路組成分，有諧振型和非諧振型。（4）按控制方式分：脈沖寬度調(diào)制(PWM)式；脈沖頻率調(diào)制(PFM)式；PWM與PFM混合式。（5）按電源是否隔離和反

5、饋控制信號耦合方式分，有隔離式、非隔離式和變壓器耦合式、光電耦合式等。以上這些方式的組合可構(gòu)成多種方式的開關(guān)型穩(wěn)壓電源。因此設(shè)計(jì)者需根據(jù)各種方式的特征進(jìn)行有效地組合，制作出滿足需要的高質(zhì)量開關(guān)型穩(wěn)壓電源。2開關(guān)電源常用的電路類型21PWM變換器脈沖寬度調(diào)制（PWM）變換器就是通過重復(fù)通/斷開關(guān)工作方式把一種直流電壓（電流）變換為高頻方波電壓（電流），再經(jīng)過整流平波后變?yōu)榱硪环N直流電壓輸出。PWM變換器有功率開關(guān)管、整流二極管及濾波電路等元器件組成。輸入輸出間需要進(jìn)行電氣隔離時(shí)，可采用變壓器進(jìn)行隔離和升降壓。PWM變換器的工作原理如圖3所示。由于開關(guān)工作頻率的提高，濾波電感L，變壓器T等磁性元件

6、以及濾波電容C等都可以小型化。對于PWM變換器，加在開關(guān)管S兩端的電壓us及通過S的電流is的波形近似為方波，如圖4所示。占空比D定義為式中：Ts開關(guān)工作周期；ton一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)導(dǎo)通時(shí)間；toff一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)斷開時(shí)間；對于這種變換器，有兩種工作方式。一種是保持開關(guān)工作周期Ts不變，控制開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間ton的脈沖寬度調(diào)制（PWM）方式，另一種是保持導(dǎo)通時(shí)間ton不變，改變開關(guān)工作周期Ts的脈沖頻率調(diào)制（PFM）方式。圖3PWM變換器的基本工作原理圖4變換器開關(guān)工作的波形22隔離型變換器DC/DC變換器用于開關(guān)電源時(shí)，很多情況下要求輸入與輸出間進(jìn)行電隔離。這時(shí)必須采用變壓器進(jìn)行隔離，稱為隔離變換

7、器。這類變換器把直流電壓或電流變換為高頻方波電壓或電流，經(jīng)變壓器升壓或降壓后，再經(jīng)整流平滑濾波變?yōu)橹绷麟妷夯螂娏?。因此，這類變換器又稱為逆變整流型變換器。（1）推挽型變換器與半橋型變換器推挽型變換器與半橋型變換器是典型的逆變整流型變換器，電路結(jié)構(gòu)和工作波形如圖5所示。加在變壓器一次繞阻上的電壓幅度為輸入電壓UI，寬度為開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間ton的脈沖波形，變壓器二次電壓經(jīng)二極管V1、V2全波整流為直流。圖5（a）表示推挽型變換器的電路結(jié)構(gòu)和工作波形，圖5(b)表示半橋型變換器的電路結(jié)構(gòu)和工作波形。如只從輸出側(cè)濾波器來看，工作原理和降壓型變換器完全相同，二次側(cè)濾波電感用于存儲能量。如以圖中所示的占空比來

8、表示時(shí)，電壓變換比m與降壓型變換器相類似，即m=D/n式中n變壓器的匝數(shù)比，n=N1/N2；N1為一次繞組的匝數(shù)；N2為二次繞組的匝數(shù)。（a）推挽型          (b)半橋型圖5推挽型與半橋型變換電路（2）正激型變換器正激型變換器電路如圖6所示，它是采用變壓器耦合的降壓型變換器電路。與推挽型變換器一樣，加在變壓器一次側(cè)（一半）上的電壓振幅為輸入電壓UI，寬度為開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間ton的脈沖波形，變壓器二次電壓經(jīng)二極管全波整流變?yōu)橹绷?。電壓變換比為m=D/n對于這種變換器，開關(guān)導(dǎo)通時(shí)變壓器存儲能量，一次繞組中的勵磁電

9、流達(dá)到：式中：IM1為繞組N1的勵磁電感。圖6正激型變換電路開關(guān)斷開時(shí)，變壓器釋放能量，二極管V3和繞組N3就是為此而設(shè)，能量通過它們反饋到輸入側(cè)。開關(guān)一斷開，繞組N1中存儲的能量轉(zhuǎn)移到繞組N3中，繞組N3的勵磁電流為式中：N1、N2、N3為繞組N1、N2和N3的匝數(shù)。反饋二極管V3為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，變壓器去磁。繞組N3的勵磁電感LM3與繞組N1電感LM1的關(guān)系為LM3釋放能量所需要的時(shí)間可由下式求出：為防止變壓器飽和，在開關(guān)斷開期間內(nèi)變壓器必須全部消磁，則tre(1D)Ts。(3)隔離型CuK變換器隔離型CuK變換器電路如圖7所示。開關(guān)斷開時(shí)，電感L1的電流IL1對電容C11充電，充電電荷量為Q

10、off=IL1·toff圖7隔離型Cuk變換電路同時(shí)C12也充電(二極管V導(dǎo)通)，開關(guān)S導(dǎo)通時(shí)，二極管V變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài),C12通過L2向負(fù)載放電,放電電荷為這時(shí)C11也處于放電狀態(tài)。穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，電容C11充放電電荷量相等，則電壓變換比為式中：n為變壓器匝數(shù)比，n=N1/N2（4）電流變換器電流變換器電路如圖8所示，它是逆變整流型變換器。圖8（a）是能量回饋方式，開關(guān)S導(dǎo)通時(shí)S1、S2導(dǎo)通時(shí)刻見圖8（a），電感器L的一次側(cè)電壓為UInTUO(nT=N1/N2),電感L勵磁并儲存能量；S斷開時(shí)，儲存在電感L中的能量通過二極管V3反饋到輸入側(cè)。若采用圖示的占空比，則電壓變換比為：式中：nL為

11、反饋繞組的匝數(shù)比，nL=N3/N4對于圖8（b）所示的變換器，兩只開關(guān)同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，加在電感L上的電壓為UI，電感L勵磁并儲存能量。任意一只開關(guān)斷開時(shí)，反向電壓（nTUOUI）加到電感L上，電感L釋放能量。其工作原理與升壓型變換器類似，電壓變換比為（5）全橋型變換器（a）能量回饋式(b)升壓式圖8電流變換電路全橋型變換器如圖9如示，S1、S3及S2、S4是兩對開關(guān)，重復(fù)交互通斷。但兩對開關(guān)導(dǎo)通有時(shí)間差。所以變壓器一次側(cè)加的電壓UAB為脈沖寬度等于其時(shí)間差的方形波電壓。變壓器二次側(cè)的二極管將此電壓整流變?yōu)榉讲ǎ║F），再經(jīng)濾波器變?yōu)槠交绷麟姽┙o負(fù)載。圖9全橋型變換電路電壓變換比為m=D/n23準(zhǔn)

12、諧振型變換器在PWM電路中接入電感和電容的諧振電路，流經(jīng)開關(guān)的電流以及加在開關(guān)兩端的電壓波形為準(zhǔn)正弦波，這種電路被稱為準(zhǔn)諧振型變換器。圖10表示出電流諧振開關(guān)和電壓諧振開關(guān)的基本電路以及工作波形。圖10（a）是電流諧振開關(guān)，諧振用電感Lr和開關(guān)S串聯(lián)，流經(jīng)開關(guān)的電流為正弦波的一部分。當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，電流is從0以正弦波形狀上升，上升到電流峰值后，又以正弦波形狀減小到零，電流變?yōu)榱阒螅_關(guān)斷開，見圖（a）波形。開關(guān)再次導(dǎo)通時(shí)，重復(fù)以上過程。由此可見，開關(guān)在零電流時(shí)通斷，這樣動作的開關(guān)叫做零電流開關(guān)（ZeroCurrentSwitch）,簡稱為ZCS。在零電流開關(guān)中，開關(guān)通斷時(shí)與電壓重疊的電流非常

13、小，從而可以降低開關(guān)損耗。采用電流諧振開關(guān)時(shí)，寄生電感可作為諧振電路元件的一部分，這樣可以降低開關(guān)斷開時(shí)產(chǎn)生的浪涌電壓。（a）電流諧振式(b)電壓諧振型圖10準(zhǔn)諧振開關(guān)電路圖10（b）所示電路為電壓諧振開關(guān)，諧振電容Cr與開關(guān)并聯(lián)，加在開關(guān)兩端的電壓波形為正弦波的一部分。開關(guān)斷開時(shí)，開關(guān)兩端電壓從0以正弦波形狀上升，上升到峰值后又以正弦波形狀下降為零。電壓變?yōu)榱阒?，開關(guān)導(dǎo)通，見圖（b）波形。開關(guān)再斷開時(shí)，重復(fù)以上過程?？梢婇_關(guān)在零電壓處通斷，這樣動作的開關(guān)叫做零電壓開關(guān)（ZeroVoltageSwitch），簡稱ZVS。在零電壓開關(guān)中，開關(guān)通斷時(shí)與電流重疊的電壓非常小，從而可以降低開關(guān)損耗。

14、這種開關(guān)中寄生電感與電容作為諧振元件的一部分，可以消除開關(guān)導(dǎo)通時(shí)的電流浪涌與斷開時(shí)的電壓浪涌。電流諧振開關(guān)中開關(guān)導(dǎo)通時(shí)電流脈沖寬度ton由諧振電路決定，為了進(jìn)行脈沖控制，需要保持導(dǎo)通時(shí)間不變，改變開關(guān)的斷開時(shí)間。對于電壓諧振開關(guān)，開關(guān)斷開時(shí)的電壓脈沖寬度toff由諧振電路決定，為了進(jìn)行脈沖控制，需要保持開關(guān)的斷開時(shí)間不變，改變開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間。在以上兩種情況下，改變開關(guān)工作周期，則諧振變換器就由改變開關(guān)工作頻率進(jìn)行控制。在圖10所示電路中，開關(guān)電壓或電流的波形為半波，但也可以為全波，因此諧波開關(guān)又可分為半波諧振開關(guān)和全波諧振開關(guān)兩種。3功率電路主要元器件的選擇與保護(hù)目前，在高頻開關(guān)電源中應(yīng)用最廣

15、泛的功率半導(dǎo)體器件有兩類：雙極型功率晶體管和功率金屬氧化物場效應(yīng)管。31功率晶體管的選擇選擇晶體管時(shí)，必須注意兩個(gè)基本參數(shù)：第一個(gè)參數(shù)是晶體管截止時(shí)的耐壓值，第二個(gè)參數(shù)是晶體管在導(dǎo)通時(shí)能承受的電流值。這兩個(gè)參數(shù)的選擇是由開關(guān)電源的類型決定的。（1）單端反激式變換器中開關(guān)晶體管的選擇對圖11所示的單端反激式變換器，晶體管的集電極與發(fā)射極之間最大耐壓值式中：UI加到晶體管集電極的直流電壓；Dmax最大工作占空比。為了限制晶體管的集電極電壓，工作占空比值應(yīng)取低一些，一般應(yīng)低于50，即Dmax（a）原理圖(b)波形圖圖11隔離單端反激式變換器電路晶體管飽和時(shí)的集電極電流可按下式計(jì)算Ic=I/n式中：I

16、變壓器二次繞組的峰值電流；n變壓器一、二次繞組匝數(shù)比。Ic也可以用輸出功率Po來表示。假定變換器的效率為0.8，最大占空間比Dmax為0.4,則Ic=6.2Po/UI(2)推挽式變換器電路中開關(guān)晶體管的選擇對圖12所示推挽式變換器電路,它實(shí)際上是由兩個(gè)單端正激變換器電路構(gòu)成。所以，在開關(guān)晶體管截止時(shí)，每只開關(guān)管上承受的電壓限制在2UI以內(nèi)，利用輸出功率、效率、最大占空比，可推導(dǎo)出晶體管集電極工作電流的表達(dá)式如下：假定變換器的=0.8，Dmax=0.8，則集電極工作電流為（a）原理圖(b)波形圖圖12推挽式變換器電路（3）半橋式變換器電路開關(guān)晶體管的選擇圖13所示半橋式變換器中，變壓器的一次側(cè)在

17、整個(gè)周期中都流過電流，磁心得到充分利用，對功率開關(guān)管的耐壓要求較低，決不會超過線路峰值電壓。與推挽式電路相比，若輸出相同的功率，則開關(guān)晶體管必須流過2倍的電流。在半橋式變換器電路中，因?yàn)樽儔浩鞯碾妷阂褱p少到UI/2，為了獲得相同的功率，晶體管的工作電流將加倍。假定變換器的效率=0.8，最大占空比Dmax=0.8，則晶體管的工作電流為:半橋式變換器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是:它可以自動校正變壓器磁心偏磁,避免變壓器磁心飽和。圖13半橋式變換器電路在設(shè)計(jì)開關(guān)電源時(shí)，還應(yīng)考慮的是使用雙極型晶體管還是MOSFET管，這兩種晶體管各有優(yōu)缺點(diǎn)。二者相比較，雙極型晶體管價(jià)格較低，而MOSFET管由于驅(qū)動電路簡單，所以整

18、個(gè)電路設(shè)計(jì)也比較簡單。雙極型晶體管有一個(gè)缺點(diǎn)，就是工作截止頻率較低，一般在幾十kHz左右，而MOSFET管的開關(guān)工作頻率可達(dá)幾百kHz。開關(guān)電源工作頻率高就意味著設(shè)計(jì)出來的開關(guān)電源體積較小。提高開關(guān)電源的工作頻率，這是當(dāng)前開關(guān)電源設(shè)計(jì)的一個(gè)趨勢。32功率晶體管的保護(hù)功率晶體管的保護(hù)有抗飽和、二次擊穿等問題，這里重點(diǎn)介紹二次擊穿的防止及RC吸收回路元件參數(shù)的選擇方法。（1）正偏壓的二次擊穿要設(shè)計(jì)出一個(gè)工作穩(wěn)定、可靠的開關(guān)電源，必須避免開關(guān)晶體管出現(xiàn)正向偏置狀態(tài)下的二次擊穿現(xiàn)象。圖14表示晶體管集電極電流Ic與Uce間的關(guān)系圖，曲線的軌跡代表的是晶體管可以工作的最大限度范圍。在晶體管導(dǎo)通期間，落入

19、安全區(qū)正向偏置的負(fù)載曲線認(rèn)為是安全的，工作時(shí)不能超過廠家所提供的器件熱限度和安全工作區(qū)。圖14雙極型晶體管安全工作區(qū)正向偏置的二次擊穿現(xiàn)象是由若干個(gè)發(fā)熱點(diǎn)引起的。這些發(fā)熱點(diǎn)是由于晶體管在高壓下電流的不均衡而造成的。它們分布在功率晶體管工作面上的許多地方，由于晶體管的基極發(fā)射極結(jié)間是負(fù)溫度系數(shù)，這些發(fā)熱點(diǎn)就增加了局部電流流動，電流越大，則產(chǎn)生功率越大，進(jìn)而使得某一發(fā)熱點(diǎn)的溫度更高。由于集電極對發(fā)射極的擊穿電壓也是負(fù)溫度系數(shù)，所以與上述結(jié)果相同。由此可見，如果加在晶體管上的電壓不消失，電流就不會終止，集電極發(fā)射極結(jié)就會被擊穿，而晶體管會由于無法抗拒高溫而損壞。有一種防止正向偏壓二次擊穿的新方法：在

20、制造晶體管時(shí)增加了發(fā)射極平衡技術(shù)，使用這種技術(shù)制造的晶體管可以工作在它本身允許的最大功率和最大集電極電壓的條件下，而不必?fù)?dān)心會產(chǎn)生二次擊穿。應(yīng)用這種技術(shù)的器件如圖15所示。具體實(shí)現(xiàn)方法是在功率開關(guān)晶體管的基極再串接一個(gè)結(jié)型場效應(yīng)管，場效應(yīng)管起著基極平衡電阻的作用，其阻值隨集電極對基極電壓的變化而變化。當(dāng)集電極電壓變化時(shí)，能夠維持恒定的功耗。圖15 防止二次擊穿的措施（2）反偏壓的二次擊穿當(dāng)晶體管用作開關(guān)器件使用時(shí)，存儲時(shí)間和開關(guān)損耗是兩個(gè)重要的參數(shù)。如果不能有效地減少存儲時(shí)間，變壓器就會產(chǎn)生飽和，而且開關(guān)電源的調(diào)整范圍就會受到限制。同時(shí)，對開關(guān)損耗必須進(jìn)行控制，因?yàn)樗绊懼麄€(gè)電源系統(tǒng)的工作效

21、率。實(shí)際應(yīng)用中，晶體管的反向偏置安全工作區(qū)（RBSOA）很有實(shí)用意義，如圖16所示。圖16反向偏置時(shí)安全工作區(qū)RBSOA曲線表示，對于Uce低于Uceo的情況，只受晶體管集電極電流Ic的限制。對Uce高于Uceo情況，集電極電流必須隨所加的方向偏置電壓的增加而減少。很明顯，反向偏置電壓Ueb是非常重要的，它對RBSOA的影響非常大。在開關(guān)晶體管加反向偏壓時(shí)，因?yàn)殛P(guān)斷時(shí)間會減少，應(yīng)避免基極發(fā)射極結(jié)的雪崩現(xiàn)象發(fā)生。設(shè)計(jì)時(shí)可采用有箝位二極管的RC吸收回路以避免雪崩現(xiàn)象的發(fā)生。（3）開關(guān)晶體管的RC吸收回路由上面的討論可見，開關(guān)晶體管工作在截止?fàn)顟B(tài)的瞬間，為了把存儲時(shí)間減少到最低限度，一般采用加大反向

22、基極電流的辦法。但是如果Ib過大，會造成發(fā)射結(jié)的雪崩，而損壞晶體管。為了防止這種情況的發(fā)生，可采用RC吸收回路，RC吸收回路并聯(lián)在開關(guān)晶體管的集電極發(fā)射極之間，在功率開關(guān)晶體管截止時(shí)給開關(guān)晶體管集電極電流分流，見圖17。當(dāng)晶體管V1截止時(shí)，電容C通過二極管V2被充電到工作電源電壓E，當(dāng)晶體管V1導(dǎo)通時(shí)，電容C經(jīng)過電阻R放電。實(shí)際上，吸收回路消耗了一定量的功率，減輕了開關(guān)管的負(fù)擔(dān)。如果沒有吸收回路，這一部分功率必須由開關(guān)管承擔(dān)。圖17晶體管截止電流吸收網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際設(shè)計(jì)電路時(shí)，可用下面的公式進(jìn)行估算。在晶體管截止時(shí)，其能量可用下式表示：式中：Ic最大集電極電流（A）Uce最大集電極發(fā)射極電壓（V）t

23、r集電極電壓最大上升時(shí)間（s）tf集電極電流最大下降時(shí)間(s)由電容的定義可求出由圖17可知，電容C上的電壓可以寫成下式：式中：ton是晶體管導(dǎo)通時(shí)間（這時(shí)C經(jīng)過R放電）選取RC回路的值要保證以下兩條：一是在開關(guān)晶體管截止期間內(nèi)（toff）必須能使電容C充電到接近Uce電壓，二是在晶體管導(dǎo)通期間（ton），必須使電容C上的電荷經(jīng)電阻R放完，所以應(yīng)使表達(dá)式的值接近于1。當(dāng)ton=3RC時(shí)，e3=0.05，即可以認(rèn)為經(jīng)過3RC的延遲,電容C已基本上把電荷放完,這樣R的取值可由下式?jīng)Q定:R=ton/3C同時(shí)還應(yīng)檢驗(yàn)在晶體管導(dǎo)通時(shí)，電容C通過開關(guān)管放電的電流Idis,應(yīng)把它限制在0.25Ic以下,可用

24、下式計(jì)算:Idis=Uce/R例在一半橋變換器中使用開關(guān)晶體管,Uce=200V，tf=2s，tr=0.5s，變換器的工作頻率f=20kHz,開關(guān)晶體管的集電極工作電流Ic=2A,試計(jì)算RC吸收回路的R、C值。解取C=22nF，假定ton是總周期1/f的40，則由R=ton/3C有取R=300，再核對放電電流這個(gè)值大于Ic（2A）的25，需再計(jì)算R的值取R=430。3.3MOSFET的選擇和保護(hù)功率場效應(yīng)管(PowerMOSFET)是近些年發(fā)展起來的半導(dǎo)體器件，在高頻開關(guān)電源中得到了廣泛的應(yīng)用。它具有幾個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)：工作頻率高達(dá)200kHz以上，從而可進(jìn)一步減小開關(guān)電源的體積和重量；同時(shí)它還具

25、有工作速度快、功率大、耐壓高、增益高，幾乎不存在存儲時(shí)間，沒有熱擊穿等優(yōu)點(diǎn)。MOSFET是電壓型控制器件。為了在漏極D得到一個(gè)較大的電流，必須在MOSFET的柵極和源極S之間加一個(gè)控制電壓。為了驅(qū)動MOSFET導(dǎo)通，需要在柵極和源極間加入電壓脈沖。為了提高M(jìn)OSFET管的開關(guān)速度，驅(qū)動電壓源的阻抗Rg必須非常低。當(dāng)MOSFET管關(guān)閉時(shí)，在漏極和源極之間就會出現(xiàn)很高的阻抗，從而抑制了電流的流動。當(dāng)功率MOSFET用作開關(guān)器件時(shí)，漏源極間電壓降與漏極電流成正比。也就是說，功率MOSFET工作在恒定電阻區(qū)，因此它實(shí)際上象電阻一樣起作用。所以功率MOSFET漏源極間的導(dǎo)通電阻Rdson就成為一個(gè)十分重要的參數(shù)，它與雙極型三極管的集電極發(fā)射極間飽和壓降的重要性一樣。當(dāng)Ugs達(dá)到門限電壓時(shí)（一般是24V），漏極電流Id開始流動。當(dāng)Ugs超過門限電壓之后，漏極電流和柵極電壓的比值呈線性增長，這樣漏極電流對柵極電壓的變化率（稱為跨導(dǎo)gfs）在漏極電流較大時(shí)，實(shí)際上是個(gè)常數(shù)。MO