y电容如何选型_常用电子元器件分类选型以及单端反激正激变压器设计 (MOS管、电感部分)...
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本文是?21Dianyuan?社區(qū)原創(chuàng)?技術(shù)文章,作者?xueyiranpiao,感謝作者的辛苦付出。
本文將分以下幾個(gè)部分進(jìn)行分享:
? 保險(xiǎn)絲
??壓敏電阻
??熱敏電阻
??X電容、Y電容 (安規(guī)電容)
??MOS 管
??電感 (正激電感)?
??變壓器
??PCB 板?
本期為你分享 MOS管、電感 (正激電感)?兩部分內(nèi)容。
MOS 管
05
分類
? 按溝道分:N溝道和P溝道
??按材料分:結(jié)型和絕緣柵型
??按功率分:大中小三種?
??其中注意所用 MOS 是增強(qiáng)型還是耗盡型
目前我們都是用的絕緣柵-增強(qiáng)型-N溝道MOS。?
選型
MOS 管的選型比較復(fù)雜,現(xiàn)以N溝道增強(qiáng)型 MOS 管 STW9NB90 為例講解。
絕對(duì)最大額定值:
從上而下依次為:?
漏源電壓 | MOS 管的實(shí)際最大的電壓必須為此電壓的88%降額。 因?yàn)?40時(shí) MOS 管的反壓是原來(lái)反壓的92%左右,當(dāng)然如果低溫不是-40就另當(dāng)別論。 |
漏柵電壓? | |
柵源電壓 | 柵極驅(qū)動(dòng)脈沖電壓幅值一般在最大不要超過(guò) 25V,這是對(duì)于+/-30V的而言;如果是+/-25的話,一般不要超過(guò) 20V。 當(dāng)然以上說(shuō)的是極限值,一般都不會(huì)用到極限值,MOS 管最佳開(kāi)通電壓幅值為 10V,低驅(qū)動(dòng)電壓 MOS 除外。 |
漏極電流?(25°C時(shí)) | |
漏極電流(100°C時(shí)) | MOS 管在極限條件 (空氣對(duì)流的情況除外) 下一般都會(huì)到達(dá)這個(gè)溫度,所以選型時(shí)看此時(shí)的電流,不要看25°C,沒(méi)有意義。 |
脈沖漏極電流 | |
總功耗 | 這個(gè)功耗就是N溝道所能允許的功耗,一般為保險(xiǎn)起見(jiàn),電源或鎮(zhèn)流器是多大功率的,要選的此值接近于其功率,當(dāng)然最終以測(cè)試溫升為評(píng)判依據(jù)。? |
額定值降低因子 | |
二極管反向峰值電壓 (好像只有 ST 廠家有) | |
儲(chǔ)存溫度 | |
最大工作結(jié)溫? | |
熱阻 | |
雪崩能量 | |
電氣特性? | |
因項(xiàng)目多,所以選幾個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目講解:?
① 溝道電阻 Rdson 除了開(kāi)關(guān)損耗,另一個(gè)重要損耗就是溝道電阻的損耗;
② 米勒電容充電電荷量 Qgd 這個(gè)主要以示波器測(cè)試米勒平臺(tái)波形為準(zhǔn);
③ 反向恢復(fù)時(shí)間 trr 寄生二極管反向恢復(fù)時(shí)間。
有的芯片如半橋的,死區(qū)時(shí)間選的理論可以,但是還會(huì)出現(xiàn)上下橋臂同時(shí)通的情況,原因就在于此。
一般 Ron*Qg 和 Ron*Qgd 的積越小,器件的性能就越高。?
電感 (正激電感)
06
分類
??按結(jié)構(gòu)分線繞電感和非線繞電感;固定式和可調(diào)式?
??按貼裝分貼片式電感和插件式電感
??按頻率分高頻、中頻、低頻電感器
??按用途分振蕩電感器、校正電感器、顯像管偏轉(zhuǎn)電感器、阻流電感器、濾波電感器、儲(chǔ)能電感器、被償電感器等?
選型
因電感類的種類多,講起來(lái)很繁瑣,特兼顧設(shè)計(jì)方面講解正激電感略帶濾波器和濾波電感.
濾波電感?
作為輸入濾波來(lái)說(shuō),都是濾除差模雜訊,材質(zhì)一般為鎳鋅R棒居多 (較少用鐵粉芯環(huán)或鎳鋅環(huán)),電感量一般根據(jù)具體通過(guò) EMI (如 EN55015 標(biāo)準(zhǔn)) 為幾百 uH-1mH 之間。線徑選取根據(jù)最嚴(yán)酷條件、以及溫升選取。?
輸出濾波電感,一般是平滑紋波以及消除 MOS 管或二極管的開(kāi)關(guān)噪聲,材質(zhì)一般為鎳鋅 R 棒或工字,電感量一般選取幾 uH-幾十uH。線徑選取根據(jù)最嚴(yán)酷條件,以及溫升選取。?
濾波器?
作為輸入濾波來(lái)說(shuō),都是濾除共模雜訊 (由于共模濾波器很難做到完全電感量對(duì)稱,所以會(huì)充當(dāng)一部分差模電感濾除差模雜訊),材質(zhì)一般為高導(dǎo)錳鋅環(huán),少數(shù)會(huì)用到非晶環(huán),電感量一般根據(jù)具體通過(guò) EMI (如 EN55015 標(biāo)準(zhǔn)) 為幾 mH-幾十mH 之間。線徑選取根據(jù)最嚴(yán)酷條件,以及溫升選取。
當(dāng)然部分情況濾波器會(huì)用到次級(jí),也是為過(guò) EMI,電感量一般在幾百 uH;線徑選取根據(jù)最嚴(yán)酷條件,以及溫升選取。?
正激電感設(shè)計(jì)
首先,以正激電感為研究對(duì)象,進(jìn)行研究。
在一個(gè)周期中,開(kāi)關(guān)管開(kāi)通的時(shí)候,正激電感兩端被加上一個(gè)電壓,其電流不是突變的,而是線性的上升的,有公式 I=V*Ton/L,這幾項(xiàng)分別表示電感電流的增量,輸入電壓,開(kāi)通時(shí)間,電感量。
而這個(gè)電壓是變壓器副邊放出的。在開(kāi)關(guān)管關(guān)斷的時(shí)候,電感器以一個(gè)恒定的電壓放電,其電流即會(huì)線性的下降,同樣遵守這個(gè)公式,即 I=Vo*Toff/L,一個(gè)周期中,放電電流等于充電電流,所以上兩式相等,再用 1-D 代替 Toff,D 代替 Ton,于是從上兩式中得到 Vo=V*D。
電感兩端的電壓電流波形如下圖:
上為電流波形,下為電壓波形。所以,設(shè)計(jì)的第一步就是確定這個(gè)原邊電流 (倒映) 的波形。
接下來(lái)我們看一個(gè)例子。
以 12V/24A 的電源為例,介紹一下設(shè)計(jì)步驟。
① 參數(shù)選取
最低輸入電壓 (直流) Vimin:175V
輸出電壓 Vo:12V
輸出電流 Io:24A
估算效率:80%
工作頻率 f:65KHz
最大占空比 D:0.6
輸出整流管正向壓降 Vfo:1.5V
② 根據(jù)公式 Vs=Vo/D+Vfo 計(jì)算正激電感輸入電壓,即變壓器付邊繞組輸出電壓,為 21.5V。
③?選定輸出紋波電流峰峰值 Ir,范圍一般為輸出電流的 10%~50%,這里選為 4.3A。
④ 根據(jù)公式 Ip=Io+Ir/2 計(jì)算正激電感的電流峰值為 26.15A。
⑤ 根據(jù)公式 L=(Vs-Vfo-Vo) *D /f /Ir 計(jì)算電感量為 17.17uH。
⑥ 根據(jù)公式 ILRMS=IP*根號(hào)下的{[((Ir/Ip)2/3-(Ir/Ip)+1)*D]+[((Ir/Ip)2/3-(Ir/Ip)+1) * (1-D)]} 計(jì)算電感電流的有效值為 24.03A。
⑦ 根據(jù)環(huán)境及工藝條件選取載流密度,一般 為4~10A/mm2,風(fēng)冷狀態(tài)、良好散熱及較短持續(xù)時(shí)間的可選到20以內(nèi)。據(jù)此選擇合適的線徑。
⑧ 如果選用鐵氧體磁心做電感,需根據(jù)磁心的截面積選擇繞制匝數(shù),使根據(jù)B=L*IP/N/SE 計(jì)算出的 B 值在 0.2~0.3 以內(nèi),再根據(jù)Lg=N^2/L*4Π*0.0000001*SE 計(jì)算氣隙長(zhǎng)度。
⑨ 如果選用金屬粉末磁環(huán)做電感,可用廠家提供的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。
本例中用 Micrometals 公司的 T106-26 鐵粉環(huán),繞制 28T,可保證 24A 電流下電感量為 17uH,靜態(tài)電感量為 70uH。
固定布局 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?工具條上設(shè)置固定寬高
背景可以設(shè)置被包含
可以完美對(duì)齊背景圖和文字
以及制作自己的模板
特別注意:正激是從 buck 電路演變而來(lái),所以考驗(yàn)正激電感的是在最高輸入電壓的時(shí)候,所以以上計(jì)算還需要用高輸入電壓計(jì)算一遍。
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