AC-DC｜設計篇

設計絕緣型返馳式轉換器電路：決定主要零件－MOSFET相關之2

2017.04.06

重點

・為了控制開關用電晶體（MOSFET）的運轉，依電源IC的規格設計電路。

・請遵照電源IC的資料表中，所記載的決定電路、常數的方法等內容。

在「決定主要零件－MOSFET相關之1」中決定了MOSFET Q1，接下來將建構MOSFET周邊電路。

一開始先復習電路運轉。以D4、R5、R6調整從IC的OUT(PWM輸出）端輸出的信號，讓MOSFET Q1能夠正確運轉，然後再驅動MOSFET的閘極。MOSFET Q1開/關經過整流且流向變壓器 T1一次側的高電壓，將其能量傳送至二次側。Q1開啟時Ids流動，但因為並非無限制流動，是故利用R8檢測電流並加以限制。

本節將先決定調整MOSFET閘極驅動的電路、二極體 D4、電阻R5、R6，然後再決定限制電流和斜率補償上必要的電流檢測電阻R8。

MOSFET 閘極電路 R5、R6、D4

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為了驅動MOSFET，從電源IC的PWM二次側輸出信號，但若直接和MOSFET的閘極相接，反而無法獲得最佳運轉狀態，，必須配合電路和要求的特性進行調整。具體來說，就是將MOSFET的開關損耗和雜訊調至最佳狀態。

分別調整MOSFET開、關的速度，在開關損耗和開關雜訊相互妥協下運轉。所謂妥協點，正是因為開關損耗和開關雜訊互呈反比所形成的。提升開關速度後，開關損耗將減少。不過，開關速度變快時，電流會猛然發生變化，造成開關雜訊變大。

閘極電路的常數是難以經由事先決定的公式計算出來。因此，從電源IC資料表中的電路圖上，所標示的數值開始，最後再實機運轉看看，確認MOSFET溫度上升是否位在容許範圍內，也就是檢查開關損耗。

MOSFET關閉時，透過清電荷用二極體D4，以R5進行調整

選擇運轉電流模式的不連續模式後，MOSFET開啟時基本上不會發生開關損耗，而關閉時損耗則可控制的。為減輕MOSFET關閉時的開關損耗，縮小R5且提升關閉速度，但電流急遽變化，造成開關雜訊變大。此次範例電路中提出了下列幾項。

R5＝22Ω 0.25W、R6＝150Ω、D4：RB160L-60 （蕭特基二極體 60V/１A）

為了在MOSFET關閉時，高速消除閘極電荷，而使用了二極體 D4。損耗變小且高速，因此選擇蕭特基障壁二極體。

至於要注意的部分，由於脈衝電流會流過R5，因此請確認使用的電阻能承受脈衝電流。

電流檢測電阻 R8

和MOSFET源極相接的電阻中，源極端和電源IC的CS引腳相接，另一端則是和GND相接。MOSFET開啟時，利用流向R8的電流所產生電壓下降現象，驅動CS引腳。擁有限制流向一次側的電流、在輸出過負載時保護線路、控制電流模式的斜率補償3個功能。CS引腳詳細內容請參照電源IC BM1P061FJ資料表。

由於擁有多種功能，因此有時會因為變壓器一次側的電感，以及輸入電壓而受到限制，經由下列公式計算出R8。Ippk和Duty則是在「設計變壓器（計算數值）」中取得。根據BM1P061FJ的CS引腳電壓規格來看，Vcs為0.4V。

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