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嘉峪检测网 2024-12-23 12:38
最近做了一款正激有源钳位电源,DC48输入,DC28V输出,功率200W,频率100K。下边分别说说MOS管的差异
1.主MOS管用的IRF640,钳位管也用的IRF640 ,输出整流管用的MBR20200;实测效率满载87.5%。IRF640的主要参数
2.正好参加了元器件网的特约评论员活动,给了几片英飞凌的IPA075N15N3 G,在此先谢谢元器件网及源源。拿到手了就想换上去看看有啥区别,就把主MOS管换了个075N15,结果还真不一样,满载效率直接上升3个百分点,到了90.5%。再把IPA075N15N3 G的主要参数放上来
先从原理上分析下
1.第一种情况,IRF640的总输入功率Pin640=200/0.875=228.5W,输入电流Iin640=228.5/48=4.76A,导通损耗Pd640=4.76*4.76*0.18(IRF640的导通内阻)*ton
2.第二种情况,075N15的总输入功率PinN15=200/0.905=221W,输入电流IinN15=221/48=4.6A,导通损耗PdN15=4.6*4.6*0.0075*ton
3.两个导通损耗相差Pd=Pd640 -PdN15 两个的总功率相差P=228.5-221=7.5W
两个的开关损耗相差Pk=P-Pd
以上所算的都是大概值,因开关损耗的算法比较繁琐,这就不算了,好多电源资料上都有。米勒电容主要影响开关速度,他里边所存的电量会和变压器漏感,还有MOS的一些寄生参数,PCB的一些寄生参数等产生谐振,影响效率。所以应选择米勒电容比较小的MOS,从测试的波形可以形象的表达出来!
这个是640的
这个是IPA075N15N3 G的
这个从原理上我感觉最简单的就是加电测量了吧,给VGS加个10V电压,给DS之间加个恒流源测试DS之间的压差!我倒是没有实际测量过
先从导通内阻说起吧
大家都知道,一般情况下电压越高,导通内阻越大。这个就和MOS的制作工艺有关系了,为了保证足够大的漏源击穿电压Vds,需要有高电阻率外延层,这会使MOS的导通电阻增大。
根据选择的拓扑选择合适的MOS管及吸收电路,再保证高端Vds不超的情况下,尽量选择耐压低的管子,耐压高的管子一般会很贵,品种单一没有耐压低的可选性多,而且效率不好提升。
耐压相同的管子一般情况下,导通内阻越小价格越高,根据自己的实际使用,在性价比中尽量折中。尽量把鱼和熊掌全得到!
栅源电压Vgs的选择对导通电阻也有影响,电压越高导通越好,导通程度越好,内阻越小,但随着栅源电压Vgs的升高,开关速度会降低,这个以后说;还有可能导致栅源电压Vgs击穿,器件失效。栅源电压越低,导通越差,内阻越大,效率越低。所以建议大家选取栅源电压Vgs为10V-18V之间。
做好散热,导通内阻随着温度的升高而增大,所以要把热设计搞好,温升尽量的低,效率尽量的高。
这个在管子的datasheet里边都有体现,下边咱看下075N15的
栅源电压不同,导通内阻也不一样。
这个虽然没有直接标出导通内阻,但从电流上可以体现出来,温度升高电流减小,输入电压不变说明内阻增大。
以上所说,希望对大家在以后选取MOS时有些帮助
再说下MOS管的寄生电容对效率的影响把,这个涉及的比较多了。咱一切从简单的说,以照顾新人为主,好多大侠比我还懂!
大家知道MOS的极间电容直接影响其开关特性,其等效电路如图
输入电容Ciss=Cgs+Cdg (D,S短接),输出电容Coss=Cds+Cgd(G,S短接)
反馈电容Crss=Cgd(也叫米勒电容)
以上是MOS管的电容特性,有定义Q=C*V可得,在电压一定时,电容量越小,Qg越小。
而Qg为栅极的总电荷量,Qgs为栅源极间的电荷量,Qgd为栅漏极间的电荷量。再根据公式t=Q/I得,当电流一定时,Q越小,时间越短,即开关速度越快,开关损耗越小。
所以在选取MOS时尽量选取Qg小的,以减小开关损耗。
而Qgs主要影响开启时间,Qgd主要影响关断时间。
1.在两个MOS管的耐压及电流一定时,选取Qg小的MOS;
2.如我上边的波形及两个资料来看,在Qg一样时要选取Qgd小的MOS。
3.根据自己的实际功率选择合适的MOS,一般情况下内阻越小,Qg越大;Vds越小,Qg越 大。
4.根据实际频率选择合适MOS,频率越高开关损耗越大,这个时候可能你的开关损耗越大 于你的导通损耗,这时要适当的选择内阻大点的MOS,以提升开关损耗;
5.尽量选择贴片的MOS,这样MOS的引脚短,引脚上的寄生电感等参数会小的多,减小损耗!
开启速度可以在你的PWM到你的栅极加个电阻限制下电流,但关断速度就全靠你管子的寄生电容参数了。这个一般我会看Qgd,就像我上边波形显示的一样,那个Qgd大的640关断波形和速度就是没075N15的快,所以这就和你选择管子有关系了。你说的“我觉得还是应该看你的开关管漏端电压的下降/上升和开关管电流的上升/下降时间的交叠时间吧,你开得快,交叠时间多;和你开得慢,交叠时间少”是对的,但你可以通过选择MOS管的寄生电容尽量的去减小你的交叠时间,去提高效率。软开关不也是刻意去改变管子的导通关断,去实现零电压或零电流,这也是软开关技术效率高的原因之一吧!
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