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?功率因數校正mos管,PFC電路mos管選型-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2025-02-08 

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功率因數校正mos管,PFC電路mos管選型-KIA MOS管


功率因數校正mos管作用

MOS管在PFC電路中通常作為開關元件使用,通過快速開關控制電感的充放電過程,從而實現對輸入電流波形的精確控制。其工作原理基于其快速開關特性和對柵極電壓的控制能力,能夠實現對電流波形的精確調節。


功率因數校正MOS管的作用是提高電源的功率因數,減少電網污染,并提高電能質量。在PFC電路中,MOS管通過控制輸入電流波形,使其與輸入電壓波形同步,從而最大化地從電源汲取實際功率,減少諧波失真。


提高功率因數:MOS管在PFC電路中通過控制輸入電流波形,使其與輸入電壓波形同步,從而提高電源的功率因數。這有助于減少電網的諧波污染,提高電能質量。


減少諧波失真:通過精確控制電流波形,MOS管能夠顯著降低諧波失真,使輸入電流更加接近正弦波,從而提高電能質量。


提高效率:通過優化電流波形,MOS管能夠最大化地從電源汲取實際功率,提高電源的整體效率。


PFC電路mos管選型

在PFC電路中,MOSFET損耗約占總損耗的20%左右。通過選擇正確的器件,PFC效率能夠得到大幅提升。為PFC電路選擇合適MOSFET器件的一種方法是使用針對特定應用的品質因數 (FOM),來最小化器件的總損耗。雖然FOM包括針對傳導損耗的導通電阻值(RDS(on)) 和針對開關損耗的柵極電荷值 (Qg),但其并非二者的簡單積。為了說明開關損耗,使用了該器件的Qgs和Qgd的一部分以及其輸出電容值 (Coss)。


標準AC/DC電源的四個級是:

輸入

PFC前端

轉換器

次級


為滿足80 Plus"金級"效率標準的要求,所有級的合并損耗是額定輸出功率的約12%。單純PFC MOSFET損耗應限制到總輸出功率的約2%或封裝功率限值,(以二者中的較低者為準)。"TO"封裝的最大功率損耗限值為:

PowerPAK?SO-8L (5x6): 5W

PowerPAK?8x8: 7W

TO-220/TO-220F: 10 W

TO-247: 20W

Super TO-247/Tmax: 25W


因此,由傳導損耗和開關損耗構成的最大封裝功率限值不應超過上述水平。傳導損耗用公式I2*R來計算,其中考慮到了器件的RDS(on)以及其溫度系數。開關損耗不僅需要考慮Qg、Qgd和Qgs,還需要考慮Qoss,Qoss是Coss的積分函數。


傳統的FOM,即RDS(on)(典型值)*Qg(典型值)并不考慮器件的Coss/Qoss,但這是一個非常重要的損耗,特別是在開關損耗大于傳導損耗的輕負載情況下。開關損耗的這一成分是在充電(當器件斷電時)和放電(當器件通電時)情況下產生的,必需在設計中加以考慮。Coss/Qoss越大,開關損耗就越大。此外,Qoss損耗是固定的并且獨立于負載,這一點可從標準公式Poss = ?CV2 x Fsw中看出,其中Fsw是開關頻率。


在通用輸入電源中,PFC MOSFET始終受到380 VDC至400 VDC的主體 (bulk) DC總線電壓的限制。因此,輸出開關損耗有可能在總損耗中占相當大的比例。高壓MOSFET (HVM)的Coss隨著所施加的VDS的不同而有相當大的變化。為說明輸出電容器的非線性,可以使用Poss = ?Coer x V2 x Fsw作為損耗計算公式。Coer是由產品說明書提供的有效電容,與MOSFET的集成Coss具有相同的存儲能量和相同的損耗。所以,新FOM現在為Rds(on)(典型值) * (Qswitch (典型值) + Qoss),其中Qswitch是Qgd和Qgs的組合。


例如,我們使用一個最大封裝功率損耗為8 W且對傳導損耗和開關損耗的貢獻各為4 W的TO-220 / TO-220F器件。這樣Coss/Qoss損耗將占到總封裝損耗的約20%,或總開關損耗的約40%,這是標準FOM公式沒有加以考慮的一個較大損耗。


由于有許多可用封裝選項,所以表1列出了針對不同封裝的最大功率額定值。

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請注意,每種封裝都有一系列器件可供選用,所以有可能對廣泛的輸出功率推薦相同的封裝。為了實現SMT封裝(如PowerPAK?SO-8L (5x6) 和PowerPAK?8x8)的最大可能功率耗散,有必要將PCB溫度保持在最壞條件下的應用要求值。建議最大額定值因此受到系統熱考慮事項而非封裝損耗的限制。

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