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电源模块源的缓启动电源模块路设计及原理 诺基亚西门子版本

标签:电源,模块,启动,设计,原理,诺基亚,西门,西门子 时间:2019年09月13日 阅读20
【导读】在电源模块信工业和微波电源模块路设计领域,普遍使用MOS管控制冲击电源模块流的方达到电源模块流缓启动的目的。MOS管有导通阻抗Rds_on低和驱动简单的特点,在四周加上少量元器件就可以构成缓慢启动电源模块路。虽然电源模块路比较简单,但只有吃透MOS管的相干开关特征后才能对这个电源模块路有深入的理解。   电源模块源的缓启动电源模块路设计及原理 诺基亚西门子版本   本文首先从MOSFET的开通过程进行叙述:   尽管MOSFET在开关电源模块源、电源模块机控制等一些电源模块子体系中得到广泛的应用,但是很多电源模块子工程师并没有十分清楚的理解MOSFET开关过程,以及MOSFET在开关过程中所处的状况一样平常来说,电源模块子工程师通常基于栅极电源模块荷理解MOSFET的开通的过程,如图1所示此图在MOSFET数据表中可以查到   电源模块源的缓启动电源模块路设计及原理 诺基亚西门子版本 图1 AOT460栅极电源模块荷特征   MOSFET的D和S极加电源模块压为VDD,当驱动开通脉冲加到MOSFET的G和S极时,输入电源模块容Ciss充电源模块,G和S极电源模块压Vgs线性上升并到达门槛电源模块压VGS(th),Vgs上升到VGS(th)之前漏极电源模块流Id≈0A,没有漏极电源模块流流过,Vds的电源模块压保持VDD不变。   当Vgs到达VGS(th)时,漏极开始流过电源模块流Id,然后Vgs继承上升,Id也渐渐上升,Vds仍然保持VDD当Vgs到达米勒平台电源模块压VGS(pl)时,Id也上升到负载电源模块流最大值ID,Vds的电源模块压开始从VDD降落。   米勒平台期间,Id电源模块流维持ID,Vds电源模块压赓续降低。   米勒平台结束时刻,Id电源模块流仍然维持ID,Vds电源模块压降低到一个较低的值米勒平台结束后,Id电源模块流仍然维持ID,Vds电源模块压继承降低,但此时降低的斜率很小,因此降低的幅度也很小,最后稳固在Vds=Id×Rds(on)因此通常可以认为米勒平台结束后MOSFET基本上已经导通。   对于上述的过程,理解难点在于为什么在米勒平台区,Vgs的电源模块压恒定?驱动电源模块路仍然对栅极提供驱动电源模块流,仍然对栅极电源模块容充电源模块,为什么栅极的电源模块压不上升?而且栅极电源模块荷特征对于形象的理解MOSFET的开通过程并不直观因此,下面将基于漏极导通特征理解MOSFET开通过程。   MOSFET的漏极导通特征与开关过程。   MOSFET的漏极导通特征如图2所示MOSFET与三极管一样,当MOSFET应用于放大电源模块路时,通常要使用此曲线研究其放大特征只是三极管使用的基极电源模块流、集电源模块极电源模块流和放大倍数,而MOSFET使用栅极电源模块压、漏极电源模块流和跨导。   电源模块源的缓启动电源模块路设计及原理 诺基亚西门子版本 图2 AOT460的漏极导通特征   三极管有三个工作区:截止区、放大区和饱和区,MOSFET对应是关断区、恒流区和可变电源模块阻区细致:MOSFET恒流区偶然也称饱和区或放大区当驱动开通脉冲加到MOSFET的G和S极时,Vgs的电源模块压渐渐升高时,MOSFET的开通轨迹A-B-C-D如图3中的路线所示   电源模块源的缓启动电源模块路设计及原理 诺基亚西门子版本 图3 AOT460的开通轨迹   开通前,MOSFET肇端工作点位于图3的右下角A点,AOT460的VDD电源模块压为48V,Vgs的电源模块压渐渐升高,Id电源模块流为0,Vgs的电源模块压达到VGS(th),Id电源模块流从0开始渐渐增大   A-B就是Vgs的电源模块压从VGS(th)增长到VGS(pl)的过程从A到B点的过程中,可以特别很是直观的发现,此过程工作于MOSFET的恒流区,也就是Vgs电源模块压和Id电源模块流主动找平衡的过程,即Vgs电源模块压的转变伴随着Id电源模块流响应的转变,其转变关系就是MOSFET的跨导:Gfs=Id/Vgs,跨导可以在MOSFET数据表中查到   当Id电源模块流达到负载的最大许可电源模块流ID时,此时对应的栅级电源模块压Vgs(pl)=Id/gFS因为此时Id电源模块流恒定,因此栅极Vgs电源模块压也恒定不变,见图3中的B-C,此时MOSFET处于相对稳固的恒流区,工作于放大器的状况   开通前,Vgd的电源模块压为Vgs-Vds,为负压,进入米勒平台,Vgd的负电源模块压绝对值赓续降落,过0后转为正电源模块压驱动电源模块路的电源模块流绝大部分流过CGD河南人事考试,以扫除米勒电源模块容的电源模块荷,因此栅极的电源模块压基本维持不变Vds电源模块压降低到很低的值后,米勒电源模块容的电源模块荷基本上被扫除,即图3中的C点,于是,栅极的电源模块压在驱动电源模块流的充电源模块下又开始升高,如图3中的C-D,使MOSFET进一步完全导通   C-D为可变电源模块阻区,响应的Vgs电源模块压对应着肯定的Vds电源模块压Vgs电源模块压达到最大值,Vds电源模块压达到最小值,因为Id电源模块流为ID恒定,因此Vds的电源模块压即为ID和MOSFET的导通电源模块阻的乘积   基于MOSFET的漏极导通特征曲线可以直观的理解MOSFET开通时,跨越关断区、恒流区和可变电源模块阻区的过程米勒平台即为恒流区,MOSFET工作于放大状况,Id电源模块流为Vgs电源模块压和跨导乘积   电源模块路原理细致说明:   MOS管是电源模块压控制器件,其极间电源模块容等效电源模块路如图4所示。   电源模块源的缓启动电源模块路设计及原理 诺基亚西门子版本 图4. 带外接电源模块容C2的N型MOS管极间电源模块容等效电源模块路   MOS管的极间电源模块容栅漏电源模块容Cgd、栅源电源模块容Cgs、漏源电源模块容Cds可以由以下公式确定:   电源模块源的缓启动电源模块路设计及原理 诺基亚西门子版本   公式中MOS管的反馈电源模块容Crss,输入电源模块容Ciss和输出电源模块容Coss的数值在MOS管的手册上可以查到。   电源模块容充放电源模块快慢决定MOS管开通和关断的快慢箱式气氛炉,Vgs首先给Cgs 充电源模块,随着Vgs的上升,使得MOS管从截止区进入可变电源模块阻区。进入可变电源模块阻区后,Ids电源模块流增大,但是Vds电源模块压不变。随着Vgs的持续增大,MOS管进入米勒平台区,在米勒平台区,Vgs维持不变,电源模块荷都给Cgd 充电源模块,Ids不变,Vds持续降低。在米勒平台后期,MOS管Vds特别很是小,MOS进入了饱和导通期。为确保MOS管状况间转换是线性的和可预知的,外接电源模块容C2并联在Cgd上,假如外接电源模块容C2比MOS管内部栅漏电源模块容Cgd大许多,就会减小MOS管内部非线性栅漏电源模块容Cgd在状况间转换时的作用,另外可以达到增大米勒平台时间,减缓电源模块压降落的速度的目的。外接电源模块容C2被用来作为积分器对MOS管的开关特征进行正确控制。控制了漏极电源模块压线性度就能正确控制冲击电源模块流。   电源模块路描述:   图5所示为基于MOS管的自启动有源冲击电源模块流限定法电源模块路。MOS管 Q1放在DC/DC电源模块源模块的负电源模块压输入端,在上电源模块瞬间,DC/DC电源模块源模块的第1脚电源模块平和第4脚一样,然后控制电源模块路按肯定的速率将它降到负电源模块压,电源模块压降落的速度由时间常数C2*R2决定,这个斜率决定了最大冲击电源模块流。   C2可以按以下公式选定:   电源模块源的缓启动电源模块路设计及原理 诺基亚西门子版本   R2由许可冲击电源模块流决定:   电源模块源的缓启动电源模块路设计及原理 诺基亚西门子版本   其中Vmax为最大输入电源模块压,Cload为C3和DC/DC电源模块源模块内部电源模块容的总和,Iinrush为许可冲击电源模块流的幅度。   电源模块源的缓启动电源模块路设计及原理 诺基亚西门子版本 图5 有源冲击电源模块流限定法电源模块路   电源模块源的缓启动电源模块路设计及原理 诺基亚西门子版本   D1是一个稳压二极管,用来限定MOS管 Q1的栅源电源模块压。元器件R1,C1和D2用来保证MOS管Q1在刚上电源模块时保持关断状况。详细情况是:   上电源模块后,MOS管的栅极电源模块压要慢慢上升,当栅源电源模块压Vgs高到肯定程度后,二极管D2导通德龙驾驶室,如许所有的电源模块荷都给电源模块容C1以时间常数R1×C1充电源模块,栅源电源模块压Vgs以雷同的速度上升,直到MOS管Q1导通产生冲击电源模块流。   以下是计算C1和R1的公式:   电源模块源的缓启动电源模块路设计及原理 诺基亚西门子版本   其中Vth为MOS管Q1的最小门槛电源模块压,VD2为二极管D2的正领导通压降,Vplt为产生Iinrush冲击电源模块流时的栅源电源模块压。Vplt可以在MOS管供给商所提供的产品资料里找到。   MOS管选择   以下参数对于有源冲击电源模块流限定电源模块路的MOS管选择特别很是紧张:   l 漏极击穿电源模块压 Vds   必须选择Vds比最大输入电源模块压Vmax和最大输入瞬态电源模块压还要高的MOS管,对于通信体系中用的MOS管,一样平常选择Vds≥100V。   l 栅源电源模块压Vgs   稳压管D1是用来珍爱MOS管Q1的栅极以防止其过压击穿,显然MOS管Q1的栅源电源模块压Vgs必须高于稳压管D1的最大反向击穿电源模块压。一样平常MOS管的栅源电源模块压Vgs为20V,保举12V的稳压二极管。   l 导通电源模块阻Rds_on.   MOS管必须能够耗散导通电源模块阻Rds_on所引起的热量,热耗计算公式为:   电源模块源的缓启动电源模块路设计及原理 诺基亚西门子版本   其中Idc为DC/DC电源模块源的最大输入电源模块流,Idc由以下公式确定:   电源模块源的缓启动电源模块路设计及原理 诺基亚西门子版本   其中Pout为DC/DC电源模块源的最大输出功率,Vmin为最小输入电源模块压,η为DC/DC电源模块源在输入电源模块压为Vmin输出功率为Pout时的服从。η可以在DC/DC电源模块源供给商所提供的数据手册里查到。MOS管的Rds_on必须很小,它所引起的压降和输入电源模块压相比才可以忽略。   电源模块源的缓启动电源模块路设计及原理 诺基亚西门子版本 图6. 有源冲击电源模块流限定电源模块路在75V输入,DC/DC输出空载时的波形   设计举例   已知:Vmax=72V   Iinrush=3A   选择MOS管Q1为IRF540S   选择二极管D2为BAS21   按公式(4)计算:C2>>1700pF。选择 C2=0.01μF;   按公式(5)计算:R2=252.5kW。选择 R2=240kW,选择R3=270W<   按公式(7)计算:C1=0.75μF。选择 C1=1μF;   按公式(8)计算:R1=499.5W。选择 R1=1kW   图6所示为图5 电源模块路的实测波形,其中DC/DC电源模块源输出为空载。     百度关键词排名

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