快速开关电路功能转换优化方法

2023-06-25 理论教育版权反馈

【摘要】：功能转换包括脉冲宽度调制转换和功率因数，进行转换的电子元器件主要是开关管及其他元件，转换的快慢将影响电源的损耗和它的效率。为了弥补这一缺陷，设计出MOSFET快速开关电路，图1-15所示为四种快速开关电路。图1-15 MOS管转换快速开关电路1.RCD快速开关电路RCD快速开关电路是开关电源电路里面应用比较多的，一共只有三个元器件，结构简单，效果很好。

开关电源电路是由许多功能电路组成的，要了解电路的工作原理，必须首先弄清楚组成电路的各个功能，从这点出发，我们将开关电源的各功能电路从定性到定量进行分析，这对学习开关电源电路是有益的，并对电路设计很有帮助。

功能转换包括脉冲宽度调制转换和功率因数，进行转换的电子元器件主要是开关管及其他元件，转换的快慢将影响电源的损耗和它的效率。转换是依托MOSFET的截止和导通来完成的。由于MOSFET存在极间电容，尤其是D-S极间电容，它的存在严重影响了MOSFET栅极接受控制信号的时间，还由于极间电容的存在，不能将信号完全传递，在开关管的饱和区里，寄存有大量的自由电子和空穴，这样大大延迟了开关速度。为了弥补这一缺陷，设计出MOSFET快速开关电路，图1-15所示为四种快速开关电路。

图1-15 MOS管转换快速开关电路

1.RCD快速开关电路

RCD快速开关电路是开关电源电路里面应用比较多的，一共只有三个元器件，结构简单，效果很好。正脉冲信号从IC出发，首先到快速开关二极管的阳极使其VD导通，正脉冲信号却不能打开晶体管VT₁，使其截止。正脉冲经R₁限流并由此产生正向电压，正信号电压很快触发MOSFET导通，导通时间的长短由脉冲的宽度即占空比的大小决定。当触发脉冲传递完成后，而开关管不能完全把电子从MOSFET驱动干净，饱和区还残留有大量电子，残留电子从栅极进入晶体管的发射极，再由发射极进入“地”。需指出的是，残留电子因不能打开二极管而进入IC，消除了因开关管积蓄电子而影响开关速度这一弊病。图1-15b、c的工作原理基本与图1-15a的工作原理相同。

2.图腾柱快速开关电路

图腾柱快速开关电路是开关电源电路应用比较多的一种快速开关电路。它是两只NPN和PNP相并联的复合管。如图1-15d所示，VT₁、VT₂的基极和发射极并联，其中VT₁（NPN）的集电极接高柱，VT₂（PNP）的集电极接低电位“地”。触发信号从IC出发，经电阻R₁形成触发电压去触发复合管的基极。从图可知，VT₂处于反向偏置，使其截止。触发信号从VT₁的b极到e极经电阻R₂到达VT₃的栅极，VT₃受正向脉冲的作用，立即导通，驱动高频变压器的一次绕组。VT₃导通时间的长短决定触发脉冲的宽度。开关管导通的时间越长，变压器感应的电压越高，相反就低。触发脉冲消失后，开关管VT₃的区间残留有大量空穴，自由电子从栅极出发经电阻R₂到复合晶体管的发射极，由于VT₁反向偏置电子不能进入，只能从VT₂的e极到c极，再入“地”，将大量自由电子旁路掉，为VT₃再次“开门”创造了有利条件，起到快速开关的作用。

快速开关电路功能转换优化方法

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