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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)計師研發(fā)了絕緣柵雙極型晶體管該管是將一個小型容易驅(qū)動的 MOSFET和一個雙極型功率晶體管結(jié)合制成。這種結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)是兩種開關(guān)管均有各自封裝。在該管問世之初，由于大量拖尾電流的存在使得它并不適用于開關(guān)電源適配器中。通過不斷的研究發(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)用場合，GBT成了雙極型晶體管的最佳替代品。通過對開關(guān)速度、導(dǎo)通損耗和不平衡度等因素的折中考慮，對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)展趨勢是IGBT逐漸取代 MOSFET，除了那些小電流應(yīng)用場合。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。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)涞难芯浚撏負(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)的變化對新電路設(shè)計的影響
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)對寄生電容進(jìn)行解耦。
盡管 MOSFET和GBT現(xiàn)已開發(fā)出很多新特性，但是電源適配器工程師只要熟悉那些開關(guān)管的般性能，就可以很快設(shè)計出一個使用 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題，也不是本書的重點(diǎn)。
工程師非常關(guān)心開關(guān)管的功能特性，如直流伏安特性、端子電容、溫度特性、開關(guān)速度等特性，它們都是電路設(shè)計時要考慮的因素。而逆變電路拓?fù)涫褂?MOSFET和IGBT作為開關(guān)管可以大大簡化電路。
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。對于小功率12W充電器MOSFET和IGBT的門極驅(qū)動電路比前面章節(jié)討論的雙極型晶體管的門極驅(qū)動電路簡單很多。大功率器件的門極有效電容會很大， MOSFET的門極有效電容達(dá)mF級，而IGBT最大約為1nF。因此有必要為大功率器件設(shè)計專門的驅(qū)動電路。 MOSFET門極沒有存儲時間，復(fù)雜的貝克鉗位電路和比例基極驅(qū)動電路都不適于作為它的驅(qū)動電路，問題就在于 MOSFET沒有增益再生傳播的優(yōu)點(diǎn)，而雙極性晶體管具有這個特點(diǎn)。
在MOSFET關(guān)斷的暫態(tài)過程中，下降的開關(guān)電流和上升的開關(guān)管電壓的重疊區(qū)發(fā)生在很小的開關(guān)電流下，這樣減小了電壓電流重疊區(qū)的面積，進(jìn)而減小了交流開關(guān)損耗。這樣就緩解了緩沖電路的介入，同時也簡化了線性負(fù)載電路的設(shè)計。


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| 發(fā)布時間：2019.02.14    來源：電源適配器廠家
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