MOSFET及其驱动电路的教程免费下载

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上传日期: 2019-12-24

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标签:驱动电路(731)电子元件(366)MOSFET(2057)

  在过去的十几年中,大功率场效应管引发了电源工业的革命,而且大大地促进了电子工业的发展。由于MOSFET管具有更快的开关速度,电源开关频率可以做得更高,可以从50kHz提高到200kHz甚至400kHz。同时也使得开关电源的体积变得更小,由此产生了大量使用小型电源的新产品。个人计算机的不断小型化就是一个典型的例子。

  开关电源工作频率的不断提高促使电子元件工业发生了广泛的变革。半导体工业首当其冲,更多的研究经费投入于MOSFET管的研究。MOSFET管的额定电压和额定电流得到了显著提高,成本却逐渐下降,使它可以应用于大量新的场合。

  目前已经开发出在高频率、高磁通密度条件下有更低损耗的磁性元件,并且推出了能工作在更高频率的PWM芯片。工作频率的提高和变压器、滤波电容体积的减小,要求其他器件的尺寸也要减小,从而对制造工艺提出了更高的要求(比如表面安装技术SMT)。

  谐振电源是一个新的工业和研究领域。频率为20~30kHz,使用可控硅整流器的谐振电源已经使用了多年。MOSFET管的出现使电路可以工作在更高的频率,大量研究人员正着手开发各种频率为0.3~5MHz的新型谐振电路拓扑。

  在频率高于100kHz的设计中,设计者必须认真考虑原本在频率低于100kHz时可以忽略的现象。比如集肤效应,特别是变压器线圈的邻近效应损耗,因为高频时这些损耗在整个变压器损耗中所占的比重增大。由于电流波形具有更快的上升时间,地线和供电回路上的Ldildr尖峰变得更加复杂棘手,所以需要设计者更加注意线路布局,如具有低电感特性的地线和供电回路及关键节点的耦合电容等。

  尽管存在这些不确定的因素和问题,但是电源设计者只要熟悉双极型晶体管的设计,掌握关于MOSFET管特性的基本信息,就可以很快学会使用MOSFET管进行电路设计。对电路设计者来说,决定MOSFET管特性的制造材料和固态物理结构并不太重要,这里不予讨论。

  在电路设计中,MOSFET管的直流伏安特性、极间电容、温度特性和开关速度等是需要考虑的,本文只对这些方面进行讨论。

  在很大程度上,用MOSFET管设计电源比用双极型晶体管更简单。MOSFET管输入端(栅极)的驱动电路要比双极型晶体管的基极驱动电路简单得多。而且MOSFET管没有存储时间,就避免了复杂的Baker钳位电路和比例基极驱动电路。另外,双极型晶体管B值在制造过程中可能相差达4倍所引起的问题在MOSFET管的使用中也已不存在。

  在关断过程中,因为MOSFET管电流下降速度很快,输出端的下降电流和上升电压在较低的电流下会发生重叠,从而减小了重叠损耗即交流开关损耗(1.3.4节)。这样就可以简化甚至不需要缓冲器了(第11章)。

  下面将讨论MOSFET管的基本特性和MOSFET管的有关设计。

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