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。5 r7 U; t$ y' h8 W/ W
' s1 I9 s. z3 m9 M
图2-2
7 ?6 a7 O8 a$ q" S) e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,0 S! a, _. T& D1 z9 z) l" v& e3 A
( O/ Q0 `8 a- C+ n4 |如图2-2-A、图2-2-B8 @0 M2 Z( ]! _: p; D. E% r, `& e) I
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)。
# y U/ L5 Y# H) k5 ]; v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。
2 g/ l! D6 Z9 l3 P( T4 [! @4 l% I3 `, |. l
图2-2-A 图2-2-B
6 M7 |/ U: q4 M: _2 R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。. G1 w6 ]9 L2 o7 ~& d
' |# a+ L: j) ~: ~! y7 D9 a- y
& }* ?7 E( L0 m. j0 ?! S. \图2-3-A 图2-3-B; _+ y1 K; x6 o! V+ V' C
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。0 B5 r7 G! \% l
2、另一种灌流电路
7 D! z& _0 Y: o/ F, l3 z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。
/ v) ^: B8 a, u' y
( }( r2 ^7 ?4 T, O" c
- N a" {# X$ y图2-4-A 图2-4-B( S1 b2 D. d, e! e6 Z) a f
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。
3 g2 W6 d: `4 S8 i& _: A3、MOS管开关应用必须设置泄放电阻;/ [8 e3 u- v3 Y
MOS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。
8 G* F1 I5 J N& }( C5 H; I8 a
- p4 r: Q: m6 w' d
; [+ F6 _0 s7 W7 X% b: x A图2-5-A 图2-5-B% k3 x# X& X. a- h: K
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。8 d* l! \. A w+ W5 v/ z
三、大功率MOS管开关电路。实例应用电路分析
: }0 n6 E8 n' Y3 t1 Q+ Z/ t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。 u0 d* z. j* g6 {! g
1、 三星samsung等离子V2屏开关电源PFC部分激励电路分析;
8 B- d8 Y: w# q1 r0 {, `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。6 a" f2 @$ O0 ], A4 n" H% \/ L
$ c" h% V$ j; G图3-1
! N ]2 z/ v' K* B5 ~- t" g0 T
: }: J8 [# u& s) l( s8 a4 M图3-2
9 y, q; z T+ E' C$ ~8 d; }9 P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。
, H% R+ v* N$ q$ h8 | 【 郝铭原创作品 请勿转载 请勿链接】' f/ V6 k3 x" q% m
2、 三星samsung等离子V4屏开关电源PFC部分激励电路分析;: @0 p" i1 s9 J/ G5 C
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
K& l3 _0 b' g4 ]+ X; T
; ^) w/ X4 Y# l0 |1 e8 j
图3-3" y. Z8 A5 g0 W4 z& u
3、 海信hisense液晶开关电源PFC部分激励电路分析,图3-4所示;: x5 _0 ^9 ~) L" y, {
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。 w/ A/ _$ m2 R. h% T+ M
|
|