資料介紹
開關電源產品日趨要求小型、輕量、高效率、低輻射、低成本等特點,增大開關電源產品的功率密度,可以通過提高其工作頻率來實現,但高頻化產品會產生一系列工程問題,從而限制了開關頻率的提升。
開關電源產品在市場的應用主導下,日趨要求小型、輕量、高效率、低輻射、低成本等特點滿足各種電子終端設備,為了滿足現在電子終端設備的便攜式,必須使開關電源體積小、重量輕的特點,因此,提高開關電源的工作頻率,成為設計者越來越關注的問題,然而制約開關電源頻率提升的因素是什么呢?
一、開關頻率的提高,功率器件的損耗增大
1、開關管限制開關頻率的因素有哪些?
a、開關速度
MOS管的損耗由開關損耗和驅動損耗組成,如圖1所示:開通延遲時間td(on)、上升時間tr、關斷延遲時間td(off)、下降時間tf。
圖1
以FAIRCHILD公司的MOS為例,如表1所示:FDD8880開關時間特性表。
表1
對于這個MOS管,它的極限開關頻率為:fs= 1/(td(on)+ tr+ td(off)+ tf) Hz=1/(8ns+91ns+38ns+32ns) =5.9MHz,在實際設計中,由于控制開關占空比實現調壓,所以開關管的導通與截止不可能瞬間完成,即開關的實際極限開關頻率遠小于5.9MHz,所以開關管本身的開關速度限制了開關頻率提高。
b、開關損耗
開關導通時對應的波形圖如圖2(A),開關截止時對應的波形圖如圖2(B),可以看到開關管每次導通、截止時開關管VDS電壓和流過開關管的電流ID存在交疊的時間(圖中黃色陰影位置),從而造成損耗P1,那么在開關頻率fs工作狀態下總損耗PS= P1 *fs,即開關頻率提高時,開關導通與截止的次數越多,損耗也越大。
開關電源產品在市場的應用主導下,日趨要求小型、輕量、高效率、低輻射、低成本等特點滿足各種電子終端設備,為了滿足現在電子終端設備的便攜式,必須使開關電源體積小、重量輕的特點,因此,提高開關電源的工作頻率,成為設計者越來越關注的問題,然而制約開關電源頻率提升的因素是什么呢?
一、開關頻率的提高,功率器件的損耗增大
1、開關管限制開關頻率的因素有哪些?
a、開關速度
MOS管的損耗由開關損耗和驅動損耗組成,如圖1所示:開通延遲時間td(on)、上升時間tr、關斷延遲時間td(off)、下降時間tf。
圖1
以FAIRCHILD公司的MOS為例,如表1所示:FDD8880開關時間特性表。
表1
對于這個MOS管,它的極限開關頻率為:fs= 1/(td(on)+ tr+ td(off)+ tf) Hz=1/(8ns+91ns+38ns+32ns) =5.9MHz,在實際設計中,由于控制開關占空比實現調壓,所以開關管的導通與截止不可能瞬間完成,即開關的實際極限開關頻率遠小于5.9MHz,所以開關管本身的開關速度限制了開關頻率提高。
b、開關損耗
開關導通時對應的波形圖如圖2(A),開關截止時對應的波形圖如圖2(B),可以看到開關管每次導通、截止時開關管VDS電壓和流過開關管的電流ID存在交疊的時間(圖中黃色陰影位置),從而造成損耗P1,那么在開關頻率fs工作狀態下總損耗PS= P1 *fs,即開關頻率提高時,開關導通與截止的次數越多,損耗也越大。
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