電源適配器工業(yè)的變化

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電源適配器工業(yè)的變化

在20世紀(jì)80年代末期，半導(dǎo)體設(shè)計(jì)師研發(fā)了絕緣柵雙極型晶體管該管是將一個(gè)小型容易驅(qū)動(dòng)的 MOSFET和一個(gè)雙極型功率晶體管結(jié)合制成。這種結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)是兩種開(kāi)關(guān)管均有各自封裝。在該管問(wèn)世之初，由于大量拖尾電流的存在使得它并不適用于開(kāi)關(guān)電源適配器中。通過(guò)不斷的研究發(fā)展，IGBT的性能也逐漸完善，到20世紀(jì)90年代中期，CBT在一些應(yīng)用場(chǎng)合已經(jīng)可以替代 MOSFET和雙極型晶體管。
由于改善了GBT的驅(qū)動(dòng)性能，并且它具有很小的導(dǎo)通損耗，在大電流和高電壓應(yīng)用場(chǎng)合，GBT成了雙極型晶體管的最佳替代品。通過(guò)對(duì)開(kāi)關(guān)速度、導(dǎo)通損耗和不平衡度等因素的折中考慮，對(duì)IGBT管進(jìn)行優(yōu)化，使它進(jìn)入了高頻高效電路領(lǐng)域，而在這些領(lǐng)域一直都是MOSFET處于主導(dǎo)地位。事實(shí)上，電源適配器工業(yè)在21世紀(jì)的發(fā)展趨勢(shì)是IGBT逐漸取代 MOSFET，除了那些小電流應(yīng)用場(chǎng)合。為了幫助大家理解那些均衡條件并幫助工程師選擇應(yīng)用合適的IGBT器件。

電源適配器工業(yè)的變化
目前，工作于高頻高磁通密度下的低損耗磁性材料已經(jīng)產(chǎn)生，提供電源適配器高頻PWM波的芯片也已生產(chǎn)出來(lái)。隨著變壓器體積的減小和濾波電容的減小，現(xiàn)在電源適配器工業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)在于生產(chǎn)工藝的完善，如表面貼裝技術(shù)的發(fā)展。
諧振模式電路的出現(xiàn)，使得3A電源適配器業(yè)進(jìn)入新的研發(fā)領(lǐng)域。盡管數(shù)年前，諧振模式電路工作在20~30kHz時(shí)就已使用晶閘管整流器，但是FT類高頻器件的生產(chǎn)促進(jìn)了新的諧振電路拓?fù)涞难芯?，該拓?fù)涞墓ぷ黝l率達(dá)03MHa，甚至可高達(dá)5MHz。

電源適配器工業(yè)的變化對(duì)新電路設(shè)計(jì)的影響
在電源適配器低頻電路中，寄生因素的影響可被忽略，但在高頻電路中需要仔細(xì)考慮這些因素。在高頻電路中，變壓器線圈的集膚效應(yīng)和臨近效應(yīng)損耗在變壓器總損耗中占據(jù)很大的比例。在電路中電流上升的越快，電感電壓即Ldi/dt的對(duì)地峰值越高，輸電線路更易受到干擾，因此，我們要重視電路布線，降低輸電線路的寄生電感，并在電路的關(guān)鍵點(diǎn)對(duì)寄生電容進(jìn)行解耦。
盡管 MOSFET和GBT現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出很多新特性，但是電源適配器工程師只要熟悉那些開(kāi)關(guān)管的般性能，就可以很快設(shè)計(jì)出一個(gè)使用 MOSFET和IGBT的電路。 MOSFET內(nèi)部的固態(tài)物理結(jié)構(gòu)決定了它的性能，但那不是工程師要考慮的問(wèn)題，也不是本書(shū)的重點(diǎn)。
工程師非常關(guān)心開(kāi)關(guān)管的功能特性，如直流伏安特性、端子電容、溫度特性、開(kāi)關(guān)速度等特性，它們都是電路設(shè)計(jì)時(shí)要考慮的因素。而逆變電路拓?fù)涫褂?MOSFET和IGBT作為開(kāi)關(guān)管可以大大簡(jiǎn)化電路。
MOSFET和GBT的門極由完全絕緣氧化層構(gòu)成，因此門極輸入阻抗很高。對(duì)于小功率12W充電器MOSFET和IGBT的門極驅(qū)動(dòng)電路比前面章節(jié)討論的雙極型晶體管的門極驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單很多。大功率器件的門極有效電容會(huì)很大， MOSFET的門極有效電容達(dá)mF級(jí)，而IGBT最大約為1nF。因此有必要為大功率器件設(shè)計(jì)專門的驅(qū)動(dòng)電路。 MOSFET門極沒(méi)有存儲(chǔ)時(shí)間，復(fù)雜的貝克鉗位電路和比例基極驅(qū)動(dòng)電路都不適于作為它的驅(qū)動(dòng)電路，問(wèn)題就在于 MOSFET沒(méi)有增益再生傳播的優(yōu)點(diǎn)，而雙極性晶體管具有這個(gè)特點(diǎn)。
在MOSFET關(guān)斷的暫態(tài)過(guò)程中，下降的開(kāi)關(guān)電流和上升的開(kāi)關(guān)管電壓的重疊區(qū)發(fā)生在很小的開(kāi)關(guān)電流下，這樣減小了電壓電流重疊區(qū)的面積，進(jìn)而減小了交流開(kāi)關(guān)損耗。這樣就緩解了緩沖電路的介入，同時(shí)也簡(jiǎn)化了線性負(fù)載電路的設(shè)計(jì)。

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| 發(fā)布時(shí)間：2019.02.14 來(lái)源：電源適配器廠家

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