电力电子杂论知识

米勒平台MOS管在导通过程中会存在栅极电压平稳或缓慢上升的一个过程这个过程称为米勒平台它是导致MOS管发热的元凶是我们所说的开关损耗。先了解一下MOS管只存在寄生电容Cgs的情况如下图所示当给MOS管栅极一个高电平时由于寄生电容的关系它会先给寄生电容充电当VgsVgs(th)时MOS管导通随着Vgs继续增加MOS管等效电阻变小流经MOS管的电流Id变大漏极电压VdVcc-Id*R也随之变小可以看出Vd和Id同时存在的时间很短发热损耗比较小。但是实际情况中MOS管不止有寄生电容Cgs还存在另外一个寄生电容Cgd按照之前的分析当给栅极一个高电平后给寄生电容Cgs充电当VgsVgs(th)后MOS管导通Id增大漏极电压VdVcc-Id*R减小此时Cgd两端电压一增一减形成了电压差电容d端电荷被抽走g端补充此时不关注Vg和Vd两点电压谁大谁小电容电流公式为IC*du/dt栅极会产生一个比较大的电流流向电容Cgd若给栅极的电压正好能满足这个电流或满足不了那么此时电流只会流经Cgd而不会流经Cgs即平稳的米勒平台但如果 Icgd Ig那么 Icgs 就大于0Vg 就会继续缓慢爬升形成缓慢上升的米勒平台当MOS管完全打开后米勒平台消失Id稳定Vd也稳定。换言之若是米勒平台的斜率很陡说明驱动电流很大能继续使Vg提升反之斜率很平缓说明驱动能力很弱。电感饱和电流电感饱和电流Inductor Saturation Current是指电感器在工作时电感内部的磁场达到饱和状态所能承受的最大电流。换句话说当电流超过这个值时电感的磁场无法进一步增加电感的感抗对电流变化的阻抗会大幅下降导致电感不再有效地限制电流变化。此时电感器的行为将不再是理想的电感而可能会表现为一个简单的电阻或短路。同步、异步整流异步整流由于BUCK电路里续流二极管的存在会有导通压降和功率损耗在高频时二极管的反向恢复特性会引起损失进一步影响效率同步整流效率高特别是在较大负载电流时。通过使用MOSFET替代二极管可以减少导通压降提高转换效率。由于MOSFET的低导通阻抗它们能够显著降低开关损耗特别是在高频工作时。同步意味着上管关断下管就要导通上管导通下管就要关断电容分类电容分为陶瓷电容、电解电容、薄膜电容、钽电容等。陶瓷电容使用陶瓷材料作为介质体积小价格便宜适用于低频电路和高频电路。若电路中需要容值小于22微法且耐压低于50伏的电容基本可以选择陶瓷电容其容值一般不超过47微法。电解电容通常使用铝或钽作为电极电解质为液体或固体具有较大的电容值。电解电容主要用于滤波场景特别是电源滤波。它可以配合全桥电路将正弦波转换为相对平滑的波形或与电感配合将开关管产生的PWM波转换为直流电。薄膜电容使用聚酯、聚丙烯等薄膜材料作为介质具有较高的稳定性和较低的损耗。这种结构使薄膜电容具有耐压高、无极性、温度稳定性好、寿命长等独特优点甚至在被击穿后能自愈。其唯一缺点是体积较大。薄膜电容多用于220V交流电及450V以上电压的场合广泛应用于高频电路、音频电路以及电源滤波等。钽电容使用钽金属作为电极具有较高的稳定性通常用于对体积要求较小但需要较大电容量的场合。广泛应用于高频、精密电路尤其是便携设备中如手机、电脑主板等。开关频率芯片的开关频率对于输入电容、输出电容和电感等选型都有很大作用越高开关频率的芯片可以选用更小的电容和更小的电感纹波也更小但也不是越高越好开关频率越高EMI变差电磁干扰同时开关损耗也会更多。一般来说芯片的开关频率在500k-1500k。LDO和DC-DCLDO和DCDC的区别如果LDO电流很大但是效率很低说明发热很严重效率损失严重LDO的输入输出电流大致相同所以效率比就是输入输出电压之比而LDO内部又无任何储能元件所以剩下的能量都以热量形式散发。LDO纹波调节是通过快速反馈调节纹波小DCDC电路纹波受开关频率、电感电容值、电容电阻、二极管等等都会有影响纹波大。两个最主要的区别就是LDO不能升压同时LDO输入输出压差不能过大功率不能过大其余都可以按需选择。LDO便宜纹波小电压质量比较好。