第4课分立元器件设计2.pptVIP

功率MOS管 主要工作特性： 1）其工作频率可以达20KHz以上，有的甚至可以达到100KHz~200KHz； 2）体积小、重量轻； 3）高速、大功率、高耐压（可以达到1400V以上NMOS）； 4）高增益，存储时间不受限制，不会热击穿。 MOS管的符号 NMOS/PMOS的符号为： MOS管原理 MOS管是电压控制器件，为了在D极获得一个较大电流，在MOS管的G极和S极间必须加一个受控的电压，因MOS的栅极与源极在电气上是靠硅氧化层相互隔离的，管子加电后只有很少的一点漏电流从所加电源端流入到栅极。因此，可以说MOS管具有极高的增益和阻抗。 为了驱动MOS管导通，需要在栅极和源极间加入电压脉冲，用于产生有效的充电电流，给MOS管的输入电容Ciss充电。 为提高MOS管的开关速度，驱动电阻Rg不可特大，可用公式得到其值： Rg = tr（或tf）/2.2Ciss 驱动电流脉冲值： Ig = Qtotal/tr 其中Rg：驱动阻抗，Ω； Ciss：MOS管的输入电容，F； tr和tf：分别为MOS管驱动信号的上升时间和下降时间，s； G-S电压无，MOS管关闭，D-S程高阻状态，抑制电流通过。 MOS管的驱动 MOS管的驱动 MOS自举驱动 MOS隔离变压器驱动1 MOS隔离变压器驱动2 MOS图腾柱驱动 IGBT IGBT 的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给 PNP 晶体管提供基极电流，使 IGBT 导通。反之，加反向门极电压消除沟道，流过反向基极电流，使 IGBT 关断。 IGBT 的驱动方法和 MOSFET 基本相同，只需控制输入极 N 一沟道 MOSFET ，所以具有高输入阻抗特性。 BJT BJT就是双极性晶体管（三极管），是一个电流驱动的器件，如MBJ13003、13005等，放大倍数通常是几十倍，由于其导通到关断需要一段时间，因此适用于频率较低的电源电路中。 BJT的驱动 BJT的贝克钳位电路 稳压管TL431 TL431是一是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref（2.5V）到36V范围内的任何值。该器件的典型动态阻抗为0.2Ω，在很多应用中可以用它代替齐纳二极管，例如，数字电压表，运放电路、可调压电源，开关电源等等。 从该器件的符号看。3个引脚分别为：阴极（CATHODE）、阳极（ANODE）和参考端（REF）。 从下图可以看到，VI是一个内部的2.5V基准源，接在运放的反相输入端。由运放的特性可知，只有当REF端（同相端）的电压非常接近VI（2.5V）时，三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过，而且随着REF端电压的微小变化，通过三极管 图1 的电流将从1到100mA变化。当然，该图绝不是TL431的实际内部结构，所以不能简单地用这种组合来代替它。但如果在设计、分析应用TL431的电路时，这个模块图对开启思路，理解电路都是很有帮助的，本文的一些分析也将基于此模块而展开。 TL431内部结构图 其内部电路图为： TL431在开关电源中的作用1 如图 在开关电源上的应用 2 在过去的普通开关电源设计中，通常采用将输出电压经过误差放大后直接反馈到输入端的模式。这种电压控制的模式在某些应用中也能较好地发挥作用，但随着技术的发展，当今世界的电源制造业大多已采用一种有类似拓扑结构的方案。此类结构的开关电源有以下特点：输出经过TL431(可控分流基准)反馈并将误差放大，TL431的沉流端驱动一个光耦的发光部分，而处在电源高压主边的光耦感光部分得到的反馈电压，用来调整一个电流模式的PWM控制器的开关时间，从而得到一个稳定的直流电压输出。上图是一个实用的4W开关型5V直流稳压电源的电路。该电路采用了此种拓扑结构并同时使用了TOPSwitch技术。 在开关电源上的应用 3 图中C1、L1、C8和C9构成EMI滤波器，BR1和C2对输入交流电压整流滤波，D1和D2用于消除因变压器漏感引起的尖峰电压，U1是一个内置MOSFET的电流模式PWM控制器芯片，它接受反馈并控制整个电路的工作。D3、C3是次极整流滤波电路，L2和C4组成低通滤波以降低输出纹波电压。R2和R3是输出取样电阻，两者对输出的分压通过TL431的REF端来控制该器件从阴极到阳极的分流。这个电流又是直接驱动光耦U2的发光部分的。那么当输出电压有变大趋势时，Vref随之增大导致流过TL431的电流增大，于是光耦发光加强，感光端得到的反馈电压也就越大。U1在接受这个变大反馈电压后将改变MOSFET的开关时间，输出电压随改变而回落。事上，上面讲述的过程在极短的时间内就会达到平衡，平衡时Vref2.5V，又有R2=R3，所以输出为稳定的5V。这里要注意