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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80年代末期，半導體設計師研發(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)點是兩種開關管均有各自封裝。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90年代中期，CBT在一些應用場合已經(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通損耗，在大電流和高電壓應用場合，GBT成了雙極型晶體管的最佳替代品。通過對開關速度、導通損耗和不平衡度等因素的折中考慮，對IGBT管進行優(yōu)化，使它進入了高頻高效電路領域，而在這些領域一直都是MOSFET處于主導地位。事實上，電源適配器工業(yè)在21世紀的發(fā)展趨勢是IGBT逐漸取代 MOSFET，除了那些小電流應用場合。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)展重點在于生產(chǎn)工藝的完善，如表面貼裝技術的發(fā)展。
諧振模式電路的出現(xiàn)，使得3A電源適配器業(yè)進入新的研發(fā)領域。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)促進了新的諧振電路拓撲的研究，該拓撲的工作頻率達03MHa，甚至可高達5MHz。

電源適配器工業(yè)的變化對新電路設計的影響
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考慮這些因素。在高頻電路中，變壓器線圈的集膚效應和臨近效應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，并在電路的關鍵點對寄生電容進行解耦。
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管的般性能，就可以很快設計出一個使用 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。
工程師非常關心開關管的功能特性，如直流伏安特性、端子電容、溫度特性、開關速度等特性，它們都是電路設計時要考慮的因素。而逆變電路拓撲使用 MOSFET和IGBT作為開關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mF級，而IGBT最大約為1nF。因此有必要為大功率器件設計專門的驅(qū)動電路。 MOSFET門極沒有存儲時間，復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，而雙極性晶體管具有這個特點。
在MOSFET關斷的暫態(tài)過程中，下降的開關電流和上升的開關管電壓的重疊區(qū)發(fā)生在很小的開關電流下，這樣減小了電壓電流重疊區(qū)的面積，進而減小了交流開關損耗。這樣就緩解了緩沖電路的介入，同時也簡化了線性負載電路的設計。


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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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