[经验]

绝缘型反激式转换器电路设计：主要部件的选定－MOSFET相关(一)

2018-11-27 16:58:28

941 转换器 MOSFET 变压器

变压器的设计结束，接下来是开关元件，本节说明MOSFET Q1的选定和相关电路构成。
最初，根据开关电压或电流等来选定MOSFET Q1。对此，本稿将说明“主要部件的选定－MOSFET相关其1”。
接着决定调整MOSFET栅极驱动的电路、二极管 D4、电阻R5、R6，而且，决定限流和斜率补偿上必要的电流检测电阻R8。这部分将在“主要部件的选定－MOSFET相关其2”中说明。
先说明此部分电路如何说明。以D4、R5、R6调整从IC的OUT（PWM输出）端输出的信号，让MOSFET Q1能够正确工作，然后再驱动MOSFET的栅极。MOSFET Q1开/关经过整流且流向变压器 T1一次侧的高电压，将其电能传送至二次侧。Q1在ON时Ids流动，但因为并非无限制流动，是故利用R8检测电流并加以限制。请参照“绝缘型反激式转换器电路设计”项中的整体电路内容。
MOSFET Q1的选定
首先，要先理解只有纸上谈兵是难以进行MOSFET的选定，但仍然必须依赖过往的经验法则。而且，最后实机确认必须降额至哪个程度后，再来决定MOSFET。
MOSFET的选定时，基本的探讨事项有以下几个。

最大漏极－源极间电压（Vds）
峰值电流
导通电阻（Ron）的损耗
封装最大容许损耗（Pd）

未曾有过相关经验法则时，将没有任何根据帮助自己做出选择，此时可以考虑Vds和Ids。
① Vds(max)
可经由下列公式算计Vds(max)。
Vds(max) = Vin(max)+VOR+Vspike
=264V×1.41＋(12V＋1V)×30/6＋Vspike＝437V＋Vspike*
VOR：VO＝Vout＋VF乘上变压器的匝数比Np：Ns参照“变压器设计（数值计算）”。
Vin(max）：可支持最大AC电压峰值（264V×√2）
Vspike：峰波电压
*不容易计算Vspike，因此本例题中，在增加缓冲电路的前提下，根据经验法则决定为400V。
② Ids
Ids以选定Ippk×2左右的元件为标准。根据“变压器设计（数值计算）”Ippk＝2.32A
Ids＝2.32×2＝4.64A
根据上述结果，选定Vds(max)达800V左右、Ids达5A左右的MOSFET。例题的电路选定ROHM的R8005ANX（800V、5A）。此外，该MOSFET的导通电阻 1.6Ω，封装则是TO-220F。
再来，实际使用上述的MOSFET，在电路测量Vds、Ids和发热状况，确认降额足够。输入电压低时，MOSFET的ON时间会变长，因导通电阻Ron损耗发热增大，特别是采用国际通用规格输入（AC85V～AC264V）时更是必须多加注意。必要时加装散热器作为散热对策。
视MOSFET的厂商而定，提出损耗的测量方法或进行确认的方法。以下示例仅供参考。

从摘录网站画面中的①开始，操作鼠标依序点击后，就可以阅览计算元件温度和判定能否使用的方法。对于实机操作时的确认作业应该有所帮助。
因而，最终选定MOSFET。到此，至于栅极驱动调整电路和电流检测电阻将在“主要部件的选定－MOSFET相关其2”中说明。
关键要点:

・选定开关晶体管（MOSFET）主要考量漏极－源极间耐压、峰值电流、导通电阻损耗、封装容许损耗。
・单纯的纸上计算仍很难严谨地做出选定，仍须靠经验法则和实际测量才行。