MOS管在電機控制開關電源中的解決方案

2020-12-14 臺灣微碧半導體VBsemi
MOS管在電機控制開關電源中的解決方案

開關電源

在科技日新月異的時代裡，人們對電子產品的需求量飛速膨脹，而電源是電子設備的心臟，所以日益增長的市場需求量極大地推動了電源管理產品的發展進程。在電源管理類產品中，開關電源（Switching power supply）憑藉其70%~90%的電源效率，得到了市場的廣泛關注，被市場證明了其具有高效性和節能性。開關電源是一種以半導體功率器件為開關，控制功率管關斷開啟時間的比率來保證穩定輸出直流電壓的電源。在電機控制電路系統中，除了核心主控制電路外，最重要的就是開關電源電路了。

2017年，Li Guo Hong和Chen Hua Yu設計了一種適用於電機控制、帶有IGBT設計驅動的開關電源，將直流低壓供電電路和IGBT柵極驅動電路相結合，各電源相互隔離，輸出能力為5V/1A、15V/0.4A、±12V/0.5A、3路25V/0.1A、25V/0.3A。

在電路設計中，由於變壓器的電氣間隙、體積及繞組數量的條件限制，系統採用一級電源電路+二級電源電路的設計方式——雖然變壓器整體數量有所上升，但是也提高了整個系統的可靠性，同時伴隨著電路輸出穩定性和電器隔離安全性的增加。

整體電路主要參數及主要的電路圖

輸入電壓AC 220V市電

整流橋GBP206，600V/2A

整流濾波電容KMH，450V/100μF

柵極驅動隔離光耦晶片TLP250

一級電源電路——反激式轉換器

UC2844:電流型PWM控制晶片振蕩頻率：93kHz最大開關電流≤2AMOS管：900V，9A二級電源電路——推挽式轉換器

SG3525:電壓型PWM控制晶片振蕩頻率：86kHzMOS管：200V，9A高頻變壓器：EE33型磁芯

一次繞組：N=75匝，線徑d=0.45mm二次繞組：1.輸出15V：N=10匝，d=1.22mm2.輸出35V：N=22匝，d=0.81mm3.輸出±12V：N=8匝，d=1.36mm4.輸出5V：N=3匝，d=1.98mm5.反饋繞組輸出16V：N=10匝，d=1.27mm氣隙長度：δ=0.074cm

【一級電源電路的初級側電路圖】

一級電源電路採用反激式結構，可以實現多路隔離輸出。高性能固定頻率的電流型PWM控制晶片UC2844，通過2個150kΩ的啟動電阻接入高壓直流電源，和電容C61組成啟動時的供電電路。反激式開關電源中所選用的MOSFET需要能承受的最大電壓需要是電路中最大電壓的1.2~1.4倍，所以，這裡可以選用VBsemi微碧半導體的NMOS管VBPB19R09S，擊穿電壓為Vds=900V，耐流為Id=9A。

可選擇的VBsemi微碧場效應管型號：

①VBPB19R09S

②VBE19R09S

③VBL19R09S

④VBM19R09S

【適用的VBsemi微碧半導體MOS管參數】
二級電源電路圖（次級輸出的其中一路）

二級電源電路採用推挽式結構，使用的電壓型PWM控制晶片具有兩路互補輸出，通過對地接了一塊1μF的電容來實現軟啟動過程。 推挽式開關電源的場效應管留出裕量後，擊穿電壓應該比電路最大電壓大30%~50%，所以可以選用VBsemi微碧半導體的NMOS管IRF630P，擊穿電壓為Vds=200V,耐流為Id=10A。

適用的VBsemi微碧場效應管型號：

①IRF630P

②IRF630MFP

③VBM1203M

④VBMB1203M

⑤VBZM630

【適用的VBsemi微碧半導體MOS管參數】
【柵極驅動隔離及正負偏置電壓電路】

微碧半導體MOS管封裝及應用

微碧半導體企業主要產品的封裝有：SOP-8 、TO-220（F）、TO-263、TO-247、TO-252、TO-251、SOT-23、SOT-223、SOT-89、QFN、AO3400、IRF540、IRF540N等系列封裝產線。

【微碧部分MOS管產品封裝】

廣泛應用於3C數碼、安防設備、測量儀器、廣電教育、家用電器、軍工/航天、可穿戴設備、汽車電子、網絡通信、物聯網IoT、新能源、醫療電子、照明電子、智能家居、電腦主板顯卡、MID\UMPC 、GPS、藍牙耳機、PDVD、車載DVD、汽車音箱、液晶顯示器、移動電源、手機電池（鋰電池保護板）、LED電源等產品。微碧半導體有限公司以飽滿的激情，拼搏務實的幹勁，不斷創新進取，致力於為客戶群體打造出一座高效、便捷、直通、優質的服務橋梁。

參考文獻

[1]李國洪,陳華玉,李文兵.適用於電機控制的開關電源設計[J].天津理工大學學報,2017,33(06):37-40.

[2]王開宇,謝軍,程春雨,孫鵬,齊獻偉.多路輸出開關穩壓電源的設計[J].信息化研究,2016,42(02):70-73+78.

[3]齊獻偉. 多輸出開關穩壓電源的設計與製作[D].大連理工大學,2015.

[4]管曉磊,劉富利,遲爽,韋健.基於UC3844的反激式開關電源控制環路設計實例[J].通信電源技術,2010,27(05):53-54+58.

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