RS瑞森半導(dǎo)體高壓MOS在開關(guān)電源中的應(yīng)用

開關(guān)電源（Switch Mode Power Supply，簡稱SMPS），又稱交換式電源、開關(guān)變換器，是電源供應(yīng)器的一種高頻化電能轉(zhuǎn)換裝置，也是一種以半導(dǎo)體功率器件為開關(guān)管，控制其關(guān)斷開啟時間比率，來保證穩(wěn)定輸出直流電壓的電源。

開關(guān)電源（Switch Mode Power Supply，簡稱SMPS），又稱交換式電源、開關(guān)變換器，是電源供應(yīng)器的一種高頻化電能轉(zhuǎn)換裝置，也是一種以半導(dǎo)體功率器件為開關(guān)管，控制其關(guān)斷開啟時間比率，來保證穩(wěn)定輸出直流電壓的電源。在目前電子產(chǎn)品的飛速增長中，開關(guān)電源憑借其70%~90%的電源效率，廣泛應(yīng)用于各種電器設(shè)備及電機等，得到了市場的一致好評。

一、開關(guān)電源分類

開關(guān)電源種類繁多，具體可按照以下分類：

按開關(guān)管的個數(shù)及銜接辦法，可分為單端式、推挽式、半橋式和全橋式等；

按激勵辦法，可分為自激式和他激式；

按調(diào)制辦法，可分為脈寬調(diào)制(PWM)辦法和脈頻調(diào)制(PFM)；

按能量傳遞辦法又可分為正激式和反激式。

無論何種方式，基本原理都是使用MOS管作為開關(guān)管控制，通過變壓器的電流頻率和占空比，來達到調(diào)制電壓目的。同時因為大部分開關(guān)電源都會將市電轉(zhuǎn)換為所需電壓，故作為開關(guān)管的MOS多為高壓MOS，其中以500V、600V、650V居多，甚至有些部分電路需要900V的開關(guān)MOS管。下圖為常見的正激和反激式開關(guān)電源電路。

二、開關(guān)電源的MOS管選型注意事項

為使開關(guān)電源穩(wěn)定高效的工作，需選用合適的MOS管作為開關(guān)管，在開關(guān)電源的MOS管選型中，主要注意以下幾點：

1.在電源電路的應(yīng)用中，VDSS(漏源電壓）是首先要考慮的參數(shù)。其應(yīng)用中MOS的最大漏源電壓峰值不應(yīng)大于器件規(guī)范中漏源擊穿電壓標稱值的90%，否則在應(yīng)用中容易造成MOS的擊穿，如下圖所示反映在MOS管的datasheet中。

2.確定MOS管的額定電流，該額定電流應(yīng)是電路中負載在所有情況下能會產(chǎn)生的最大電流。因而所選的MOS管必須確保能承受這個額定電流。datasheet電流分為連續(xù)模式電流ID和脈沖尖峰電流IDM。在連續(xù)導(dǎo)通ID模式下，MOS管處于穩(wěn)態(tài)，此時電流連續(xù)通過器件。脈沖尖峰IDM是指有大量電涌(或尖峰電流)流過器件。另外注意，MOS管的電流跟溫度是負相關(guān)，隨著工作時溫度上升，MOS通過電流能力會降低，所以要根據(jù)實際應(yīng)用環(huán)境溫度去選擇合適的MOS額定電流。MOS管電流和溫度關(guān)系如下圖：

3.MOS管另一個重要參數(shù)是RDS(ON)，即MOS管在導(dǎo)通時存在的內(nèi)阻，它會導(dǎo)致使用過程中電能損耗，也稱之為導(dǎo)通損耗。MOS管RDS(ON)與施加的電壓VGS有關(guān)，在一定范圍內(nèi)VGS越高RDS(ON)就會越小，但當VGS達到一定閥值時，VGS繼續(xù)升高并不會造成RDS(ON)太大變化，這稱之為MOS的完全開啟。設(shè)計電路時，要注意控制電路的IC電壓與MOS的開啟電壓是否匹配以及控制IC電壓能否使MOS管完全開啟。如果未完全導(dǎo)通會使得RDS(ON)變大，導(dǎo)致?lián)p耗增加和管體溫度上升等問題。另外，MOS管的RDS(ON)和溫度呈正相關(guān)，會隨著溫度上升RDS(ON)升高而使導(dǎo)通損耗變大。MOS管的RDS(ON)和溫度關(guān)系如下圖：

4.MOS管的開關(guān)性能：影響開關(guān)性能的參數(shù)有很多，但最重要的是柵極/漏極、柵極/源極及漏極/源極電容和反向恢復(fù)時間。在datasheet中，通常表現(xiàn)為Ciss(輸入電容)，Coss(輸出電容)：Crss(反向傳輸電容)和Trr。在MOS管工作時，每次開關(guān)都要對它們充電，這些電容會在器件中產(chǎn)生開關(guān)損耗，并且會導(dǎo)致MOS管的開關(guān)速度被降低，器件效率也下降，但這并不意味著越低的電容越好，較低的電容量雖然會提高開關(guān)速度，也容易導(dǎo)致電路中的尖峰電壓升高和EMI變大，所以在電路設(shè)計時，MOS的電容以及電荷的選擇往往都是各需求折中的結(jié)果；其次，Trr會直接影響開關(guān)損耗，逆變器電路或者諧振電路對此項參數(shù)的要求更加嚴格。

所以說電路設(shè)計是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要電路設(shè)計工程師們對MOS管的特性、參數(shù)的匹配有著深刻的理解，在產(chǎn)品選型過程中，如果有任何技術(shù)問題，歡迎隨時聯(lián)系我司多位資深FAE工程師。

三、瑞森半導(dǎo)體平面高壓MOS產(chǎn)品推薦

瑞森半導(dǎo)體高壓MOS采用新的平面工藝，著重提升MOS管的抗沖擊能力、降低導(dǎo)通內(nèi)阻RDS(ON)，并具有開關(guān)速度快的優(yōu)點，為開關(guān)電源開發(fā)提供最佳選擇。

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瑞森半導(dǎo)體

REASUNOS，瑞森半導(dǎo)體是一家致力于功率半導(dǎo)體器件的研發(fā)、銷售、技術(shù)支持與服務(wù)為一體的國家高新技術(shù)企業(yè)，研發(fā)團隊成員主要來自行業(yè)頂尖技術(shù)精英和知名院?！，F(xiàn)有產(chǎn)品線包括電源管理IC、硅基功率器件、硅基靜電保護器件以及碳化硅基功率器件（碳化硅二極管和碳化硅MOS）。經(jīng)過數(shù)年的技術(shù)積累和市場開拓，瑞森半導(dǎo)體已經(jīng)成為全球開關(guān)電源、綠色照明、電機驅(qū)動、數(shù)碼家電、安防工程、光伏逆變、5G基站電源、新能源汽車充電樁等行業(yè)的長期合作伙伴。

（來源：瑞森半導(dǎo)體）