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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場效應管也被稱為MOSFET,即Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor(金屬氧化物半導體場效應管)的縮寫。它一般有耗盡型和增強型兩種我們知道一般三極管是由輸入的電流控制輸出的電流。但對于場效應管,其輸出電流是由輸入的電壓(或稱場電壓)控制,可以認為輸入電流極小或沒有輸入電流,這使得該器件有很高的輸入阻抗,同時這也是我們稱之為場效應管的原因。

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,一般認為正激式變換器適用在低壓,大電流,功率較大的場合。


為解釋MOS場效應管的工作原理,我們先了解一下僅含一個P—N結的二極管的工作過程。我們知道在二極管加上正向電壓(P端接正極,N端接負極)時,二極管導通,其PN結有電流通過。這是因在P型半導體端為正電壓時,N型半導體內的負電子被吸引而涌向加有正電壓的P型半導體端,而P型半導體端內的正電子則朝N型半導體端運動,從而形成導通電流。同理,當二極管加上反向電壓(P端接負極,N端接正極時,這時在P型半導體端為負電壓,正電子被聚集在P型半導體端,負電子則聚集在N型半導體端,電子不移動,其PN結沒有電流流過,二極管截止。

對于場效應管,在柵極沒有電壓時,有前面的分析可知,在源極與漏極之間不會有電流流過,此時場效應管處于截止狀態。當有一個正電壓加在N溝道的MOS場效應管柵極上時,由于電場的作用,此時N型半導體的源極和漏極的負電子被吸引出來而涌向柵極,但由于氧化膜的阻擋,使得電子聚集在兩個N溝道之間的P型半導體中,從而形成電流,使源極和漏極之間導通。我們也可以想象為兩個N型半導體之間為一條溝,柵極電壓的建立相當于為他們之間搭了一座橋梁,該橋梁的大小由柵壓決定。下面簡述一下用C—MOS場效應管(增強型MOS場效應管)組成的應用電路的工作過程。電路將一個增強型P溝道MOS場校官和一個增強型N溝道MOS場效應管組合在一起使用。當輸入端為底電平時,P溝道MOS場效應管導通,輸出端與電源正極接通。當輸入端為高電平時,N溝道MOS場效應管導通,輸出端與電源地接通。在該電路中,P溝道MOS場效應管和N溝道場效應管總是在相反的狀態下工作,其相位輸入端和輸出端相反。通過這種工作方式我們可以獲得較大的電流輸出。同時由于漏電流的影響,使得柵壓在還沒有到0V,通常在柵極電壓小于1V到2V時,MOS場效應管即被關斷。不同場效應管關斷電壓略有不同。也以為如此,使得該電路不會因為兩管同時導通而造成電源短路。


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