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开关电源波形分析方法(带你设计可靠电源)

发布日期:2023-12-19     151 次

一、前言

要想设计好一款开关电源,从元器件选型、拓扑结构结构选择,再到PCB设计画板,最后测试调试优化,过程要经历很多,另外还要测试相关的波形验证所选元器件余量是否足够,例如对于反激式的开关电源,开关管的GS电压不仅与变压器匝数比有关,也与输入电压有关,通过测试开关电源相关波形可以知道处于CCM模式还是DCM模式。

但是对于非芯片构成开关反激式电源,选择MOS开关管尤为重要,不仅要考虑到GS两端电压,同时还要兼顾散热等问题,那么对于设计时候对于GS波形有哪些需要注意的呢?

二、MOS管GS波形分析

开关电源驱动管一般都是MOS管,耐压一般在600V到700V左右,也有1000以上的,不论是集成的开关芯片还是单独的MOS管驱动,驱动MOS管的波形基本上都是PWM信号,如下图左图,这是芯片驱动的典型信号,但是你用示波器测量MOS管GS两端波形时候你会发现会出现一段尖峰,出现了一段振荡信号。

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我们直接看一下开关电源主控制部分,Q1是开关管,R4是驱动电阻

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首先我们先来看一下MOS管的等效电路,可以看出在GS和DS间存在一个寄生电容

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因此,在实际电路当中,驱动MOS管要考虑本身存在即寄生电容C,同时在PCB线路当中还会出现寄生电感L,再加上一个驱动电阻以及铜箔阻抗构成的等效电阻,这时候就会出现RLC振荡。

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综合各种因素,在实际反激式开关电源当中,测试GS两端电压波形时候会是下面这样的波形,我们来看一下红色圆圈的波形,其实这是输入电压+变压器次级反射电压+漏感尖峰电压+各种寄生电容等产生电压的综合表现结果,因此在选择MOS管或者开关集成芯片时候,开关管的耐压值需要根据GS电压来确定余量是否足够。

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