基于虛擬儀器的功率三極管熱阻測試系統(tǒng)

　　在輸出端用的是同步整流技術(shù)，在低電壓大電流功率變換器中，若采用傳統(tǒng)的普通二 極管或肖特基二極管整流由于其正向?qū)▔航荡?低壓硅二極管正向壓降約0.7V，肖特基二 極管正向壓降約0.45V，新型低電壓肖特基二極管可達(dá)0.32V)，整流損耗成為變換器的主要 損耗，無法滿足低電壓大電流開關(guān)電源高效率，小體積的需要。MOSFET導(dǎo)通時(shí)的伏安特性為 一線性電阻，稱為通態(tài)電阻DS R ，低壓MOSFET新器件的通態(tài)電阻很小，如：

　　IRF2807(75V,82A)、IRL2910(100V,55A)通態(tài)電阻分別為0.013Ω、0.O26Ω，它們?cè)谕ㄟ^20A 電流時(shí)，通態(tài)壓降不到0.2V。另外，功率MOSFET開關(guān)時(shí)間短，輸入阻抗高，這些特點(diǎn)使得MOSFET 成為低電壓大電流功率變換器首選整流器件。MOSFET的柵-源問的硅氧化層耐壓有限，一旦 被擊穿則永久損壞，所以實(shí)際上柵-源電壓最大值在50-75V之間，如電壓超過75V，應(yīng)該在柵 極上接穩(wěn)壓管.并從成本綜合考慮，選用IRF2807。需要特別指出的是圖中MOS管做為整流 管的接法,有，有些讀者可能會(huì)認(rèn)為接法有誤，這是由于普通的參考用書沒有描述電力MOSFET的正柵壓反向輸出特性。實(shí)際上，電力MOSFET除需要介紹非飽和區(qū)、飽和區(qū)和截 止區(qū)外，還應(yīng)考慮反向電阻區(qū)，反向電阻區(qū)與正向電阻區(qū)有相類似的溝道特性。這是由于變 壓器二次側(cè)電壓為交變方波，整流管要承受反壓但電力MOSFET是逆導(dǎo)器件，若工作在正向 電阻區(qū)將無法整流。

　　在電壓輸出部分，使用了LC濾波電路，電感電容參數(shù)是根據(jù)LC濾波中K式濾波器濾波 特性曲線及計(jì)算公式計(jì)算出來的,并在實(shí)驗(yàn)后做了調(diào)整。（K式濾波是指串臂阻抗和并臂阻抗 的乘積是一個(gè)不隨頻率變化的常數(shù)，量綱為電阻）

　　3.2 控制電路的設(shè)計(jì)

　　控制電路選用SG3525芯片，它是美國硅通用半導(dǎo)體公司（Silicon General）推出的用 于驅(qū)動(dòng)N溝道功率MOSFET的電流控制型PWM控制器，它具有很高的溫度穩(wěn)定性和較低的噪聲等 級(jí)，具有欠壓保護(hù)和外部封鎖功能，能方便地實(shí)現(xiàn)過壓過流保護(hù)，能輸出兩路波形一致、相 位差為180°的PWM信號(hào)，有效地減少輸出電流的紋波，適合于推挽拓?fù)潆娐?。從控制芯?SG3525出來的兩路控制信號(hào)分別用來控制一個(gè)IRFP064N,達(dá)到了驅(qū)動(dòng)兩個(gè)開關(guān)管的目的,且 二者電流方向相反。

　　控制電路使用了閉環(huán)控制方式令輸出電壓保持恒定，由檢測到的電壓經(jīng)過光耦隔離后傳 到SG3525與一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，以此來調(diào)整占空比并相應(yīng)調(diào)整輸出電壓,如圖3反饋電壓的 檢測,光耦選用7840不但起到了隔離作用使輸出電壓與輸入成比例變化。由于芯片所需電源 不能由輸入電源直接提供，所以特用了兩個(gè)直流穩(wěn)壓小芯片來提供電源，基準(zhǔn)源要求穩(wěn)定的 電壓，在SG3525本身所提供的穩(wěn)壓輸出的基礎(chǔ)上再通過一個(gè)TL431的穩(wěn)壓，經(jīng)過測量完全達(dá) 到要求。

　　在輸出整流電路中，當(dāng)整流管Q3的受正向電壓導(dǎo)通時(shí)，應(yīng)及時(shí)驅(qū)動(dòng)Q3導(dǎo)通，以減小壓降 和損耗。

　　4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和波形分析

　　圖5是推挽電路兩路門極脈沖波形（示波器幅值*10），兩個(gè)脈沖基本是相互對(duì)稱的，方 向相反則勵(lì)磁方向相反可以避免勵(lì)磁不平衡，電路此時(shí)工作在Vi =11V左右。圖5為變壓器輸 出電壓，也就是同步整流管Q3和Q4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，由圖可以看出上下兩個(gè)波形是對(duì)稱的,說明 他們是分別只有為正的時(shí)刻才導(dǎo)通。在實(shí)驗(yàn)室里用示波器測出了輸出電壓的波形,紋波并不 大,完全能達(dá)到電器類電源的要求。