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一種利用開關電源詳細講解

信息來源:本站 日期:2017-04-19 

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MOS場效應管也被称为MOSFET,即Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor(金属氧化物半导体場效應管)的缩写。它一般有耗尽型和增强型两种我们知道一般三极管是由输入的电流控制输出的电流。但对于場效應管,其输出电流是由输入的电压(或称场电压)控制,可以认为输入电流极小或没有输入电流,这使得该器件有很高的输入阻抗,同时这也是我们称之为場效應管的原因。

場效應管開關電源是利用現代電力電子技術,控制開關晶體管開通和關斷的時間比率,維持穩定輸出電壓的一種電源。從上世紀90年代以來開關電源相繼進入各種電子、電器設備領域,計算機、程控交換機、通訊、電子檢測設備電源、控制設備電源等都已廣泛地使用了開關電源。隨著電源技術的發展,低電壓,大電流的開關電源因其技術含量高,應用廣,越來越受到人們重視。在開關電源中,正激和反激式有著電路拓撲簡單,輸入輸出電氣隔離等優點,廣泛應用于中小功率電源變換場合。跟反激式相比,正激式變換器變壓器銅損較低,同時,正激式電路副邊紋波電壓電流衰減比反激式明顯,因此,一般認爲正激式變換器適用在低壓,大電流,功率較大的場合。


为解释MOS場效應管的工作原理,我们先了解一下仅含一个P—N结的二極管的工作过程。我们知道在二極管加上正向电压(P端接正极,N端接负极)时,二極管导通,其PN结有电流通过。这是因在P型半导体端为正电压时,N型半导体内的负电子被吸引而涌向加有正电压的P型半导体端,而P型半导体端内的正电子则朝N型半导体端运动,从而形成导通电流。同理,当二極管加上反向电压(P端接负极,N端接正极时,这时在P型半导体端为负电压,正电子被聚集在P型半导体端,负电子则聚集在N型半导体端,电子不移动,其PN结没有电流流过,二極管截止。

对于場效應管,在栅极没有电压时,有前面的分析可知,在源极与漏极之间不会有电流流过,此时場效應管处于截止状态。当有一个正电压加在N沟道的MOS場效應管栅极上时,由于电场的作用,此时N型半导体的源极和漏极的负电子被吸引出来而涌向栅极,但由于氧化膜的阻挡,使得电子聚集在两个N沟道之间的P型半导体中,从而形成电流,使源极和漏极之间导通。我们也可以想象为两个N型半导体之间为一条沟,栅极电压的建立相当于为他们之间搭了一座桥梁,该桥梁的大小由栅压决定。下面简述一下用C—MOS場效應管(增强型MOS場效應管)组成的应用电路的工作过程。电路将一个增强型P沟道MOS场校官和一个增强型N溝道MOS場效應管组合在一起使用。当输入端为底电平时,P沟道MOS場效應管导通,输出端与电源正极接通。当输入端为高电平时,N溝道MOS場效應管导通,输出端与电源地接通。在该电路中,P沟道MOS場效應管和N沟道場效應管总是在相反的状态下工作,其相位输入端和输出端相反。通过这种工作方式我们可以获得较大的电流输出。同时由于漏电流的影响,使得栅压在还没有到0V,通常在栅极电压小于1V到2V时,MOS場效應管即被关断。不同場效應管关断电压略有不同。也以为如此,使得该电路不会因为两管同时导通而造成电源短路。


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