ta_mind | 开心 2012-6-15 00:00 |
---|
classn_01: 8 classn_02 [LV.3]偶尔看看II
|
楼主 |
发表于 2011-3-9 00:02:58
|
显示全部楼层
压波形变成B的畸变波形,导致开关管不能正常开关工作而损坏,解决的方法就是,只要R足够的小,甚至没有阻值,激励信号能提供足够的电流,就能使等效电容迅速的充电、放电,这样MOS开关管就能迅速的“开”、“关”,保证了正常工作。由于激励信号是有内阻的,信号的激励电流也是有限度,我们在作为开关管的MOS管的输入部分,增加一个减少内阻、增加激励电流的“灌流电路”来解决此问题,如图2-2所示。0 x' u! E5 C, E; }" c6 ?
) x* j6 o' ~5 O: I, l( f图2-2
+ m& ?6 f9 U5 E4 u1 G4 O在图2-2中;在作为开关应用的MOS管Q3的栅极S和激励信号之间增加Q1、Q2两只开关管,此两只管均为普通的晶体三极管,两只管接成串联连接,Q1为NPN型Q2为PNP型,基极连接在一起(实际上是一个PNP、NPN互补的射极跟随器),两只管等效是两只在方波激励信号控制下轮流导通的开关,
( c& o; t; e( u. x3 ?
8 v: T: a: n$ a! t( H/ `1 q
如图2-2-A、图2-2-B" y2 C) [4 g! L0 `4 A
当激励方波信号的正半周来到时;晶体三极管Q1(NPN)导通、Q2(PNP)截止,VCC经过Q1导通对MOS开关管Q3的栅极充电,由于Q1是饱和导通,VCC等效是直接加到MOS管Q3的栅极,瞬间充电电流极大,充电时间极短,保证了MOS开关管Q3的迅速的“开”,如图2-2-A所示(图2-2-A和图2-2-B中的电容C为MOS管栅极S的等效电容)。% }4 Q; b/ O+ B% k
当激励方波信号的负半周来到时;晶体三极管Q1(NPN)截止、Q2(PNP)导通,MOS开关管Q3的栅极所充的电荷,经过Q2迅速放电,由于Q2是饱和导通,放电时间极短,保证了MOS开关管Q3的迅速的“关”,如图2-2-B所示。! s9 @% E! W" P2 ?+ d4 O% e) c
$ q( R4 R$ j8 c; i, j/ p& ?
图2-2-A 图2-2-B
. j9 O- l* R" n' ^8 s由于MOS管在制造工艺上栅极S的引线的电流容量有一定的限度,所以在Q1在饱和导通时VCC对MOS管栅极S的瞬时充电电流巨大,极易损坏MOS管的输入端,为了保护MOS管的安全,在具体的电路中必须采取措施限制瞬时充电的电流值,在栅极充电的电路中串接一个适当的充电限流电阻R,如图2-3-A所示。充电限流电阻R的阻值的选取;要根据MOS管的输入电容的大小,激励脉冲的频率及灌流电路的VCC(VCC一般为12V)的大小决定一般在数十姆欧到一百欧姆之间。. z8 v5 b; r, i, c4 w; ]3 [
3 _. T# ]" g+ R4 a' {1 {
( z$ \; U% i, ?+ P& V0 p
图2-3-A 图2-3-B
1 ~1 Y! K3 @# i) G8 X由于充电限流电阻的增加,使在激励方波负半周时Q2导通时放电的速度受到限制(充电时是VCC产生电流,放电时是栅极所充的电压VGS产生电流,VGS远远小于VCC,R的存在大大的降低了放电的速率)使MOS管的开关特性变坏,为了使R阻值在放电时不影响迅速放电的速率,在充电限流电阻R上并联一个形成放电通路的二极管D,图2-3-B所示。此二极管在放电时导通,在充电时反偏截止。这样增加了充电限流电阻和放电二极管后,既保证了MOS管的安全,又保证了MOS管,“开”与“关”的迅速动作。' _4 m- U0 ?0 P' F
2、另一种灌流电路& c. y5 D7 ~2 A& y( ?: x
灌流电路的另外一种形式,对于某些功率较小的开关电源上采用的MOS管往往采用了图2-4-A的电路方式。' m- z& e5 Y# K, p s2 }
+ a7 u% x6 Y1 X' H7 A9 W/ o; e
9 ]0 W T' X" Y- E& a( S图2-4-A 图2-4-B% A5 _0 x% a( W: l9 ^. Z
图中 D为充电二极管,Q为放电三极管(PNP)。工作过程是这样,当激励方波正半周时,D导通,对MOS管输入端等效电容充电(此时Q截止),在当激励方波负半周时,D截止,Q导通,MOS管栅极S所充电荷,通过Q放电,MOS管完成“开”与“关”的动作,如图2-4-B所示。此电路由激励信号直接“灌流”,激励信号源要求内阻较低。该电路一般应用在功率较小的开关电源上。
5 E/ Y- W6 ]9 d2 U3 V3、MOS管开关应用必须设置泄放电阻;
7 p. t, c9 _, A" p9 X7 pMOS管在开关状态工作时;Q1、Q2是轮流导通,MOS管栅极是在反复充电、放电的状态,如果在此时关闭电源,MOS管的栅极就有两种状态;一个状态是;放电状态,栅极等效电容没有电荷存储,一个状态是;充电状态,栅极等效电容正好处于电荷充满状态,图2-5-A所示。虽然电源切断,此时Q1、Q2也都处于断开状态,电荷没有释放的回路,MOS管栅极的电场仍然存在(能保持很长时间),建立导电沟道的条件并没有消失。这样在再次开机瞬间,由于激励信号还没有建立,而开机瞬间MOS管的漏极电源(VDS)随机提供,在导电沟道的作用下,MOS管即刻产生不受控的巨大漏极电流ID,引起MOS管烧坏。为了避免此现象产生,在MOS管的栅极对源极并接一只泄放电阻R1,如图2-5-B所示,关机后栅极存储的电荷通过R1迅速释放,此电阻的阻值不可太大,以保证电荷的迅速释放,一般在5K~数10K左右。
% H4 B+ R, O9 e5 x / ^; J# B, q8 q8 c7 @, O' d# ~
! ~3 g! f4 x8 B* v z% a4 v
图2-5-A 图2-5-B; Y, w( K1 T4 |" o% @6 H
灌流电路主要是针对MOS管在作为开关管运用时其容性的输入特性,引起“开”、“关”动作滞后而设置的电路,当MOS管作为其他用途;例如线性放大等应用,就没有必要设置灌流电路。# r* O* x# K0 }
三、大功率MOS管开关电路。实例应用电路分析
7 Y: ?9 U6 M/ e初步的了解了以上的关于MOS管的一些知识后,一般的就可以简单的分析,采用MOS管开关电源的电路了。, i7 ]4 _) I$ N# i$ V4 D) K) e) W
1、 三星samsung等离子V2屏开关电源PFC部分激励电路分析;) O* a. A, \+ s: l; L- s% T
图3-1所示是三星samsungV2屏开关电源,PFC电源部分电原理图,图3-2所示是其等效电路框图。
( N: x$ P9 L5 l2 h$ Y
' c4 s2 R) V. @ `" z' g图3-1
9 z( K7 W+ @/ S- }8 }" J6 G+ E
) S; D3 V' e! j$ m) d. W% V$ b* _
图3-2
! ^6 a, {9 \+ C! X! p0 t% I图3-1所示; 是三星samsungV2屏等离子开关电源的PFC激励部分。从图中可以看出;这是一个并联开关电源L1是储能电感,D10是这个开关电源的整流二极管,Q1、Q2是开关管,为了保证PFC开关电源有足够的功率输出,采用了两只MOS管Q1、Q2并联应用(图3-2所示;是该并联开关电源等效电路图,图中可以看出该并联开关电源是加在整流桥堆和滤波电容C5之间的),图中Q3、Q4是灌流激励管,Q3、Q4的基极输入开关激励信号, VCC-S-R是Q3、Q4的VCC供电(22.5V)。两只开关管Q1、Q2的栅极分别有各自的充电限流电阻和放电二极管,R16是Q2的在激烈信号为正半周时的对Q2栅极等效电容充电的限流电阻,D7是Q2在激烈信号为负半周时的Q2栅极等效电容放电的放电二极管,同样R14、D6则是Q1的充电限流电阻和放电的放电二极管。R17和R18是Q1和Q2的关机栅极电荷泄放电阻。D9是开机瞬间浪涌电流分流二极管。
/ e& p& X0 G. Z u- K3 S* l 【 郝铭原创作品 请勿转载 请勿链接】& U3 L3 y; ` t: _1 k: S
2、 三星samsung等离子V4屏开关电源PFC部分激励电路分析;
5 _0 }' ~* k% A& M: @8 @" k图3-3所示;是三星samsungV4屏开关电源PFC激励部分电原理图,可以看出该V4屏电路激励部分原理相同于V2屏。只是在每一只大功率MOS开关管的栅极泄放电阻(R209、R206)上又并联了过压保护二极管;ZD202、ZD201及ZD204、ZD203! o! D& h5 ?) M( u! ?8 L
9 I4 f1 _' k2 n! t图3-3
. _2 k' s2 O. q5 ~( t) m) o3、 海信hisense液晶开关电源PFC部分激励电路分析,图3-4所示;
7 k. C- [5 b" u* {! j$ j% r0 y3 Q+ _海信hisense液晶电视32寸~46寸均采用该开关电源,电源采用了复合集成电路SMA—E1017(PFC和PWM共用一块复合激励集成电路),同样该PFC开关电源部分也是一个并联的开关电源,图3-4所示。TE001是储能电感、DE004是开关电源的整流管、QE001、QE002是两只并联的大功率MOS开关管。该集成电路的PFCOUTPUT端子是激励输出,,RE008、RE009、RE010、VE001、DE002、RE011、DE003组成QE001和QE002的灌流电路。
4 v) e8 h3 S* K. J- U$ M6 u+ W% ?/ E |
|