开关电源设计中开关管选择方法的研究

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1、第2期电光系统No．22009年6月ElectronicandElectro—opticalSystemsJun．2009开关电源设计中开关管选择方法的研究杨炳德中国电子科技集团公司第二十七研究所，郑州450047摘要：开关管作为开关电源的关键器件，其特性是开关变换器电路设计中很关键的问题。文章分析了开关管的各个参数及这些参数之间的相互关系，给出了这些参数对变换器性能的影响，在此基础上给出了开关管的选择方法。文章还详细给出了在市电输入情况下，不同的电路拓扑和不同的控制方式中，所要选用的开关管的额定电压与额定电流的具体数值，为高效率开关电源设计中

2、开关管的选择提供了有效可行的参考方法。关键词：开关电源；变换器；额定电压；额定电流中图分类号：TNT10．3文献标识码：ASelectionofSwitchTIlbeinSwitchingPowerSupplyDesignYANGBing—de(The27thResearchInstituteofChinaE1ectronicsTechnologyGroupCorporation，Zhengzhou450047，China)Abstract：Asthekeycomponentoftheswitchingpowersupply，theperfor

3、manceofswitchtubeisveryimportantforthecircuitdesignofswitchingconvertor．Theparametersofswitchtubeandthecorrelationoftheseparame—tersareanalyzed．Themethodforselectingswitchtubeisgivenonthisbasis．Detailedselectionmethodoftheratedvoltageandratedcurentfortheswitchtubeisgivenindi

4、ferentcircuittopologiesanddiferentcontrolmodeusingpublicmainspowerasinput．Keywords：SwitchingPowerSupply；Converter；RatedVoltage；RatedCurrent管(IGBT)及各种特性较好的大功率开关元件。开1引言关元件的特性及其驱动是开关变换中很关键的问题。作为开关电源变换器电路中的关键器件之开关电源由于其效率高在很多领域中已经替一，如何选择性能参数合适的开关管与控制电路，代了线性电源，在激光激励源的设计中被经常采直接影响到变

5、换器电路的性能和可靠性。设计高用。广义的说，凡是以半导体功率器件作为开关，效率的开关电源，必须选择合适的开关管，通常开将一种电源形态转变成为另一种形态的主电路都关管的各个参数之间有相应的关联性，在实际的叫做开关变换器电路；转变时用自动控制闭环稳设计中，要综合考虑各个方面，才能选择出最适合定输出并有保护环节则称为开关电源。开关电源电路的开关管。主要组成部分是DC—DC变换器，是转换的核心，涉及频率变换。无论哪一种DC—DC变换器，主2开关管在变换器电路中的位置与回路使用的元件都是电子开关、电感和电容。电作用子开关只有快速的开通，快速的关断这两种状

6、态，并且快速的进行转换。只有快速，状态转换引起下面给出一种基本的开关变换器电路：Buck的损耗才小。目前使用的电子开关多是双极型晶变换器(降压变换器)。通过对这种变换器电路的体管、功率场效应管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体各项特征的分析，对开关管在开关变换器电路中作者简介：杨炳德(1982一)，男，助理工程师，毕业于大连理工大学电子信息工程专业，研究方向：激光激励源技术。电光系统第2期的位置和作用以及电路对开关管的各个参数的要抗干扰能力，阈值电压一般在1．5V～5V之间并求有一个基本的了解。图l给出了由晶体管V1、随着结温的升高略有下降；导通

7、电阻，这是一个非二极管V2、电感L、电容c组成的Buck变换器的常重要的参数，决定了输出电压和自身的损耗。电路图。电路完成把电压Vs转换成直流电压Vo导通电阻越小的器件，制作的开关电源效率越高；的功能。最高工作频率，在漏源电压的作用下，电子从源区L通过沟道到漏区是需要一定时间的，当控制信号—一一的周期与此时间相当时，电子就来不及跟随信号V0变化，这个信号的频率就是MOSFET的最高工作一V2Z频率；开关速度，MOSFET的这个参数是低电压器件中最佳的；极间电容，这是影响器件开关频率的主要因素。在这些参数中，MOSFET的耐压值和图IBuck变换

8、器电路其导通电阻是相关联的，随着耐压值的增加，导通通过对电路的理想工作状态(器件均为理想电阻也随之增加，MOSFET的耐压水平由芯片的器件，开关管快速