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【问】怎么选择开关电源的上管、下管

在用TI的UC3525半桥时,如何选择开关电源的上管、下管,除了Qg,Rds外,还有什么需要注意的,以及下管的肖特基二管参数有什么要求。

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bdzn
LV.9
2
2012-07-06 15:14

MOSFET有它自身的开关参数;如果不考虑IC寄生参数;MOSFET特性与IC无关。

IC对MOSFET影响却很大,主要是IC内的驱动时序和寄生内阻等作梗。

至于Rg;是MOSFET栅外接电阻;它以限制MOSFET开关速度为己任,以达到匹配你的PCB及外围设计。

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bdzn
LV.9
3
2012-07-06 15:14

对于开关电源的主功率管选择需要基于拓扑,应用和成本共同分析。

拓扑和应用环境(主要针对占空比,输入电压,负载电流等)将决定在电路中你的功率管将承受怎样的电应力和热应力。更进一步讲就是,我们在选择开关管的时候,从性能上说无非需要考虑的就是它的耐压,耐流和耐热。可以通过开关管的工作过程将其细分为将Vgs充电到Vgsth开关管开始导通,从Vgsth一直到miler区结束,从miller区结束到开关管完全导通,然后是从导通到关断的一个逆过程。这期间会包括开关损耗,导通损耗,驱动损耗以及死区时间内的损耗。不同的拓扑和工作环境(比如重载和轻载的不同),又会使得这些损耗的比例不一样。

从与芯片相关联的角度来说,可以从几个方面考虑您所关注的问题。

1)芯片的驱动能力。从一些datasheet里面可以看的指标是芯片的驱动电阻或者是驱动电流。这个主要是影响你的开关速度,而开关速度直接与开通和关断损耗挂钩。当然这又是与你所选取的MOS管中的Qg共同作用的。

2)芯片的VCC。很多芯片的VCC会直接或间接影响驱动电压。与管子联系起来就是影响在导通时候作用在Vgs上的电压,Vcc越大,Rdson就越小,这样管子的导通损耗就会相应减小。但是值得注意的时候,有些芯片的Vcc同时也会和管子的驱动损耗相关,Vcc增大,驱动损耗会增大。不过通常来说,在正常工作(考虑负载相当)的时候,驱动损耗相对于导通损耗来说可以忽略不计。

3)死区时间。往往为防止上下管直通,在芯片中会控制上下驱动脉冲间留有适当的间隔。这个死区时间主要影响的是在MOS管没有开通而由体二极管或者是外加肖特基管续流的过程中产生的电路损耗。所以一般希望在保证上下管安全工作的前提下,死区时间尽量减小。这里和管子相联系的指标是,MOS管的体二极管的正向导通压降。

在一个电路工作的时候,从管子的角度而言还需要关注的几个问题则是:

1)体二极管反向恢复过程的损耗;(与MOS管的体二极管指标相关)

2)高速率Vds变化导致的管子误开;(与MOS管的极间电容以及Vgsth等相关)

再选择管子的时候另外需要考虑的就是它的封装和散热能力,值得注意的是这个需要和你布板的有效散热面积挂钩。

以上是一个概括性的介绍,如果有进一步的问题可以联系我们,将针对您的具体电路给予相应的建议。

最后推荐您考虑TI的Next FET或者Power Block,他们具有很高的FOM(Rds_on和Qg的综合指标),在效率和可实现的工作频率上具有很高的业界竞争优势。

希望能帮到楼主。

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88529546
LV.4
4
2012-07-06 17:32

可以下载TI 2001年 SEM1400里面的两篇文章看下里面写的很不错

Design and Application Guide for High Speed MOSFET Gate Drive Circuits

Appendix A: Estimating MOSFET Parameters from the Data Sheet

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2012-07-06 18:47

还有需要注意的有:

1,反应时间T(NS),包括:导通延迟时间TD(ON),上升时间TR,还有关断时间TOFF.

2,驱动消耗功率P(WM),主要是栅源的电荷Q(NC),驱动信号频率的承受强度F(KHZ),驱动栅极工作电压的大小

3,热效应E(J),包括:通态电阻RDS(ON),通态漏极电流ID(ON)

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2012-07-07 09:35
@电源照宝
还有需要注意的有:1,反应时间T(NS),包括:导通延迟时间TD(ON),上升时间TR,还有关断时间TOFF.2,驱动消耗功率P(WM),主要是栅源的电荷Q(NC),驱动信号频率的承受强度F(KHZ),驱动栅极工作电压的大小3,热效应E(J),包括:通态电阻RDS(ON),通态漏极电流ID(ON)

两个上下管用成一样的型号,就没有问题了。

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higel
LV.8
7
2012-07-10 21:55
最关键的还是MOSFET的耐压和最大电流(Rds_on
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无风
LV.5
8
2012-07-10 22:13
@higel
最关键的还是MOSFET的耐压和最大电流(Rds_on)
这个 还不懂,学习
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2012-07-10 22:21

半桥中需要防止偏磁,上管下管应该一样吧,选择一样的型号。

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qingq58
LV.1
10
2012-07-11 01:28
@bdzn
对于开关电源的主功率管选择需要基于拓扑,应用和成本共同分析。拓扑和应用环境(主要针对占空比,输入电压,负载电流等)将决定在电路中你的功率管将承受怎样的电应力和热应力。更进一步讲就是,我们在选择开关管的时候,从性能上说无非需要考虑的就是它的耐压,耐流和耐热。可以通过开关管的工作过程将其细分为将Vgs充电到Vgsth开关管开始导通,从Vgsth一直到miler区结束,从miller区结束到开关管完全导通,然后是从导通到关断的一个逆过程。这期间会包括开关损耗,导通损耗,驱动损耗以及死区时间内的损耗。不同的拓扑和工作环境(比如重载和轻载的不同),又会使得这些损耗的比例不一样。从与芯片相关联的角度来说,可以从几个方面考虑您所关注的问题。1)芯片的驱动能力。从一些datasheet里面可以看的指标是芯片的驱动电阻或者是驱动电流。这个主要是影响你的开关速度,而开关速度直接与开通和关断损耗挂钩。当然这又是与你所选取的MOS管中的Qg共同作用的。2)芯片的VCC。很多芯片的VCC会直接或间接影响驱动电压。与管子联系起来就是影响在导通时候作用在Vgs上的电压,Vcc越大,Rdson就越小,这样管子的导通损耗就会相应减小。但是值得注意的时候,有些芯片的Vcc同时也会和管子的驱动损耗相关,Vcc增大,驱动损耗会增大。不过通常来说,在正常工作(考虑负载相当)的时候,驱动损耗相对于导通损耗来说可以忽略不计。3)死区时间。往往为防止上下管直通,在芯片中会控制上下驱动脉冲间留有适当的间隔。这个死区时间主要影响的是在MOS管没有开通而由体二极管或者是外加肖特基管续流的过程中产生的电路损耗。所以一般希望在保证上下管安全工作的前提下,死区时间尽量减小。这里和管子相联系的指标是,MOS管的体二极管的正向导通压降。在一个电路工作的时候,从管子的角度而言还需要关注的几个问题则是:1)体二极管反向恢复过程的损耗;(与MOS管的体二极管指标相关)2)高速率Vds变化导致的管子误开;(与MOS管的极间电容以及Vgsth等相关)再选择管子的时候另外需要考虑的就是它的封装和散热能力,值得注意的是这个需要和你布板的有效散热面积挂钩。以上是一个概括性的介绍,如果有进一步的问题可以联系我们,将针对您的具体电路给予相应的建议。最后推荐您考虑TI的NextFET或者PowerBlock,他们具有很高的FOM(Rds_on和Qg的综合指标),在效率和可实现的工作频率上具有很高的业界竞争优势。希望能帮到楼主。
哇哇
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qingq58
LV.1
11
2012-07-11 01:28
@无风
这个还不懂,学习
是的
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qingq58
LV.1
12
2012-07-11 01:29
@zhaojiahighaim
半桥中需要防止偏磁,上管下管应该一样吧,选择一样的型号。
是的
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qingq58
LV.1
13
2012-07-11 01:29
@higel
最关键的还是MOSFET的耐压和最大电流(Rds_on)
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zhanghuawei
LV.9
14
2012-07-11 08:19
@zhaojiahighaim
半桥中需要防止偏磁,上管下管应该一样吧,选择一样的型号。
半桥为什么会出现偏磁呢?我发现别人的上下管子用不同的时候,主要是为了下管要容易开通,因先开下管才能去开上管,所以故意让下管容易开通(还有就是全桥的两个桥臂选择的不同),剩下还几乎没有碰到过上下选择不同的。
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javike
LV.12
15
2012-07-11 09:00

要特别注意预留足够的死区时间。

MOS管还要注意VDS和ID。

下管的肖特基是在死区时续流用的,相对电流可以比较小,但耐压一定要够,反向恢复速度速度要尽量快些。

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zvszcs
LV.12
16
2012-07-11 16:50
@javike
要特别注意预留足够的死区时间。MOS管还要注意VDS和ID。下管的肖特基是在死区时续流用的,相对电流可以比较小,但耐压一定要够,反向恢复速度速度要尽量快些。
同意,如果功率选择不当,导致原来的死区临界,但是你当时没发现,那就玩大了
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