AC-DC｜評估篇

重要確認重點：MOSFET的VDS和IDS、輸出整流二極體的耐壓

2018.01.11

重點

・確認MOSFET的VDS和IDS位在額定值內，未出現異常的尖突和振盪。

・確認施加在整流二極體的電壓，位在逆耐壓Vr額定值內，同時也一併確認波形如何。

・和廠商提供的評估用機板相互比較，是較為實際有效的方式。

前一節從機上設計絕緣型返馳式轉換器開始，接著試作並評估是否符合設計目標，也就是輸出電壓和效率等電源規格。而本節將說明規格以外的其他重要確認重點。以下為預定說明項目。

一開始先評估一般規格，並說明確認重點的不同。下表為範例所使用電路的設計目標，經過多次測試後才達到目標。

參數 Min Typ. Max 單位 條件
輸入電壓 90 – 264 VAC –
無負載時的輸入功率 – – 50 mW 輸入：100VAC/230VAC
輸出電壓 11.4 12 12.6 V –
輸出電流 1.5 – – A –
輸出漣波電壓 – – 100 mV 頻寬20MHz
效率 80 – – % 輸出：12V/1.5A

表格的項目數值是一般電源規格，而其測量方法等也說明過了。例如輸出電壓設定條件後，先利用電壓計測量電壓，若測量值位於設定的上限和下限之間，就能判定符合規格要求。

然而，實際測量必須再詳細一些，或是採用其他方式進行評估，並事先確認潛在的問題和上限，以便能夠順利進入量產階段。這一種層級的評估方式，必須具備「如何進行觀察、要觀察什麼」的經驗和專業知識。

MOSFET的汲極電壓和電流
右圖為例題所使用、內建MOSFET的電源ICBM2P014的輸出段內部區塊圖，以及一部分返馳式轉換器構造的外接電路。

內建MOSFET是讓IC的DRAIN端子接上汲極，SOURCE端子接上源極。此MOSFET主要是開關變壓器的一次側，並將能量傳送至二次側，在產生輸出電源上扮演著非常重要的角色。

若此處的開關動作和波形有些奇怪，輸出當然無法正常。

以下為MOSFET（IC)的VDS和IDS。

左邊是啟動時的波形，右邊為常態運轉下的波形。啟動時輸入電壓會在達到運轉電壓後開始開關，VDS基本上會出現VIN＋VOR和GND電位的開關波形，IDS則是和其連動。該波形狀態大致上良好，啟動後不易散亂且順利轉移至常態運轉，也未因為開關產生尖突，未發現特殊狀況，MOSFET也位在額定值(650V）內。

右邊常態運轉時的波形放大了時間軸，能了解開關時的VDS和IDS關係。在此根據電路構造預設各波形，以及未發生異常的尖突和振盪、振動等。（電路運轉和波形詳細內容，請參照「絕緣型返馳式轉換器的基本概念」。）

基本上確認VDS和IDS包含尖突、振盪在內，並未超過額定值。條件包括輸入電壓、負載電流、溫度、上限和下限的測量矩陣。在各條件之下觀察特性變動狀況，接著進一步根據電路運轉和零件的特性加以證明，並將結果轉化成日後的專業知識。

輸出整流二極體的耐壓
輸出整流二極體位於先前所示的電路圖二次側上，確認施加到輸出整流二極體的Vr、逆電壓無任何問題。該二極體中，以VIN×線圈比＋VOUT的最大值為逆電壓。觀察實際施加的電壓未超過Vr額定值、未出現異常波形（電路運轉和波形詳細內容，請參照「絕緣型返馳式轉換器的基本概念」。）

右邊的波形是輸出整流二極體Vr波形的範例之一。

實際觀察的波形和電壓、電流，完成和計算數值一樣，但和教科書所教導的理想數值不同。尤其是波形，存在著雜散電容和電感等外在妨礙因素，同時影響到測量方法。若未具備足夠的經驗，根本無法判斷觀察結果是好是壞。不過，這時候廠商提供的評估用機板就能派上用場了。電路多少有些不同，但基本上運轉仍然接近理想中的狀態，將評估用機板和自己設計的機板相互比較，是較為實際有效的方式。

【下載資料】 隔離型返馳式轉換器性能評估和確認要點

本資料將結合實際資料來講解使用電源IC的隔離型返馳式轉換器性能的評估方法以及相關的注意事項。

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