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                      厂家

                      描述HEXFET? Power MOSFET

                      标准包装30

                      类别分离式半导体产品

                      家庭FET - 单

                      系列-

                      FET 型MOSFET N 通道金属氧化物

                      FET 特点标准型

                      漏极至源极电压(Vdss)500V

                      电流 - 连续漏极(Id) @ 25 C14A

                      开态Rds最大@ Id, Vgs @ 25 C400 毫欧 @ 8.4A10V

                      Id 时的 Vgs(th)最大4V @ 250?A

                      闸电荷(Qg) @ Vgs150nC @ 10V

                      输入电容 (Ciss) @ Vds2800pF @ 25V

                      功率 - 最大190W

                      安装类型?#21644;?#23380;

                      封装/外壳TO-3P-3 整包

                      供应商设备封装TO-247AD

                      包装管件

                      其它名称IRFP450X

                      ----------

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                        关键词浪涌电流抑制AC/DC变换器

                        1 ?#31995;?#28010;涌电流

                        ?#22771;?#32771;虑到体积成本等因素大多数AC/DC变换器输入整流滤波采用电容输入式滤波方式电路原理如图1所示由于电容器?#31995;?#21387;不能跃变在整流器?#31995;?#20043;初滤波电容电压几乎为零等效为整流输出端短路如在最不利的情况?#31995;?#26102;的电压瞬时值为电源电压峰值?#31995;?#21017;会产生远高于整流器正常工作电流的输入浪涌电流如图2所示当滤波电容为470F并?#19994;?#28304;内阻较小时第一个电流峰?#21040;?#36229;过100A为正常工作电流峰值的10倍

                        浪涌电流会造成电源电压波形塌陷?#27807;?#20379;电质量变差甚至会影响其他用电设备的工作以及使保护电路动作由于浪涌电流冲击整流器的输入熔断器使其在若干次?#31995;?#36807;程的浪涌电流冲击下而非过载熔断为避免这类现象发生而不得不选用更高额定电流的熔断器但将出现过载时熔断器不能熔断起不到保护整流器及用电电路的作用过高的?#31995;?#28010;涌电流对整流器和滤波电容器造成不可恢复的损坏因此必须?#28304;?#26377;电容滤波的整流器输入浪涌电流加以限制

                        2 ?#31995;?#28010;涌电流的限制

                        限制?#31995;?#28010;涌电流最有效的方法是在整流器与滤波电容器之间或在整流器的输入侧加一负温度系数?#35753;?#30005;阻NTC如图3所示利用负温度系数?#35753;?#30005;阻在常温状态下具有较高阻?#36947;?#38480;制?#31995;?#28010;涌电流?#31995;?#21518;由于NTC流过电流发热使其电阻?#21040;?#20302;以减小NTC上的损耗这种方法虽然简单但存在的问题是限制?#31995;?#28010;涌电流性能受环境温度和NTC的初始温度影响在环境温度较高或在?#31995;?#26102;间间隔很短时NTC起不到限制?#31995;?#28010;涌电流的作用因此这种限制?#31995;?#28010;涌电流方式仅用于价格低廉的微机电源或其他低成本电源而在彩色电视机和显示器上限制?#31995;?#28010;涌电流则采用串一限流电阻电路如图4所示最常见的应用是彩色电视机这种方法的优点是简单可靠性高允许在宽环境温度范围内工作其缺点是限流电阻上有损?#27169;?#38477;低了电源效率事实上整流器?#31995;?#22788;于稳态工作后这一限流电阻的限流作用已完成仅起到消耗功率发热的负作用因此在功?#24335;?#22823;的开关电源中采用?#31995;?#21518;经一定延时后用一机械触点或电子触点将限流电阻短路如图5所示这种限制?#31995;?#28010;涌电流方式性能好但电路复杂?#21152;?#20307;积较大为使应用这种抑制?#31995;?#28010;涌电流方式象仅仅串限流电阻一样方便本文推出开关电源?#31995;?#28010;涌电流抑制模块

                        3 ?#31995;?#28010;涌抑制模块

                        3.1 带有限流电阻的?#31995;?#28010;涌电流抑制模块

                        将功?#23454;?#23376;开关可以是MOSFET或SCR与控制电路封装在一个相对很小的模块如400W以下为25mm×20mm×11mm中引出34个引脚外接电路如图6a所示整流器?#31995;?#21518;最初?#27426;?#26102;间外接限流电阻抑制?#31995;?#28010;涌电流?#31995;?#28010;涌电流结束后模块导通将限流电阻短路这样的?#31995;?#36807;程的输入电流波?#31283;?#22270;6b所示很显然?#31995;?#28010;涌电流峰值被有效抑制这种?#31995;?#28010;涌电流抑制模块需外接一限流电阻用起来很不方便如何将外接电阻省掉将是电源设计者所希望的

                        3.2 无限流电阻的?#31995;?#28010;涌电流抑制模块

                        有人提出一种无限流电阻的?#31995;?#28010;涌电流抑制电路如图7a所示其?#31995;?#30005;流波?#31283;?#22270;7b所示其思路是将电路设计?#19978;?#24418;恒流电路实?#23454;?#36335;会由于两极放大的高增益而出现自激振荡现象但不影响电路工作从原理上讲这种电路是可行的但在使用时则有如下问题难以解决如220V输入的400W开关电源的?#31995;?#30005;流至少需要达到4A如?#31995;?#26102;刚好是电网电压峰值则电?#26041;?#25215;受4×220×=1248W的功率不仅远超出IRF840的125W额定耗散功率也远超出IRFP450及IRFP460的150W额定耗散功率即使是APT的线性MOSFET也只有450W的额定耗散功率因此如采用IRF840或IRFP450的结果是MOSFET仅能承受有限次数的?#31995;?#36807;程便可能被热击穿而且从成本上看IRF840的价格可以接受而IRFP450及IRFP460则难以接受APT的线性MOSFET更不可能接受

                        欲真正实现无限流电阻的?#31995;?#28010;涌电流抑制模块需解决功?#21183;?#20214;在?#31995;?#36807;程的功率损耗问题作者推出的另一种?#31995;?#28010;涌电流抑制模块的基本思想是使功?#21183;?#20214;工作在开关状态从而解决了功?#21183;?#20214;?#31995;?#36807;程中的高功率损耗问题而?#19994;?#36335;简单电路如图8a和图8b所示?#31995;?#30005;流波?#31283;?#22270;8c所示

                        3.3 测试结果

                        A模块在400W开关电源中应用时外壳温升不大于40棬允许间隔20ms的频繁重复?#31995;?#26368;大峰值电流不大于20A外形尺寸25mm×20mm×11mm或35mm×25mm×11mm

                        B模块和C模块用于800W的额定温升不大于40棬重复?#31995;?#26102;间间隔不限?#31995;?#23792;值电流为正常工作时峰值电流的35倍外形尺寸35mm×30mm×11mm或者50mm×30mm×12mm

                        模块的铝基板面贴在散热器上模块温度不高于散热器5档

                        4 结语

                        开关电源?#31995;?#28010;涌电流抑制模块的问世由于其外接电路简单体积小给开关电源设计者带来了极大方便特别是无限流电阻方案国内外?#24418;?#35265;到相关报道同时作者也将推出其它冲击负载如交流电机及各种灯类等的?#31995;?#28010;涌电流抑制模块





                        来源:零八我的爱
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                        图 1 两功率级转换器的功能结构图

                        传统的升压转换器有一个固定的输出电压比最大的峰值线电压要高尽管如此我们也不必?#36816;?#36827;?#26800;?#33410;因为步降转换器2 功率级可?#21592;?#37327;进?#26800;?#33410;只要压升超过峰值输入电压转换器就会进行?#23454;?#35843;节使用升压跟随器对线电压的变化进行跟踪响应有着许多好处?#28909;?#32553;小的升压电感器尺寸以及在峰值线电压?#31995;?#26102;更低的开关损耗


                        图 2 升压跟随器和传统 PFC 预调节器的输出电压如何对 Vin(t) 进行跟踪

                        升压电感 (L)

                        对升压电感的选择是根据最低峰值线电压为 (Vin(min) 占空比 (D) 为最大时所允许的最大纹波电流 (I) 而定的以下方程用于计算每一类传统或跟随器型预调节器功率级中的电?#23567;I 为峰值输入电流的 20%[5]Pout 为最大输出功率?#27426;?Vout (min) 则为最小升压输出电压这些方程表明在输入电压范围较大时升压跟随器拓扑结构中的电感会小很多


                        例如若要在具有 85V265V 宽泛输入范围的 250W 应用中跟踪输入电压的输出电压范围为 206V390V 时使用上述的方程对升压跟随器拓扑的电感进行计算将需要 570 H 的电?#23567;?#21516;样的条件下?#28304;?#32479;的 390V 固定直流输出拓扑而言则需要 1mH 的电?#23567;?/P>

                        升压开关损耗

                        以下方程计算了升压 FET 中的功率损耗 (PQ1) [3][5]并表明相对于传统 PFC 而言当线电压?#31995;?#26102;寄生 FET 的电容损耗 (PCOSS) 以及 FET 的转换损耗 (PFET_TR) 在升压跟随器 PFC 中会小很多这是因为线电压?#31995;?#26102;输出电压 (Vout(min)) 在升压跟随器 PFC 中会小很多从而减少了整体的开关损耗


                        例如一款 IRFP450 HEXFET同样的条件应用于升压电?#26657;?#30340;功率损耗在升压跟随器中为 11.5W而在传统的调节器中的功率损耗则为 19.5W也就是说在线电压?#31995;?#26102;升压跟随器的效率高出大约 3%


                        图 3 升压跟随器型 PFC 与传统 PFC 的实验室结果比较

                        升压 FET 散热片尺寸的缩小

                        升压 FET 散热片尺寸的计算在输入电压最低时进行因为此时 FET 功率损耗最高以下方程可用于计算传统或跟随器型要求的散热片 (Rsa) 的最小热阻其中Tjmax 为最高的结温Tamb 为最高的环境温度Rjc 为半导体?#29992;?#33267;外壳的热阻而 Rsc 则为散热片到外壳的热阻抗


                        通过该方程我们可以看到由于 FET 功率损耗 (P_semi) 减少并且热阻抗上升因此要求的散热片尺寸缩小--这是升压跟随器相?#28304;?#32479;拓扑的又?#32531;?#22788;通过升压开关损耗部分已计算得出的功率损?#27169;?#25105;们可以选择升压跟随器和传统 PFC 预调节器的散热片以更明显地看到升压跟随器的这一优点?#28304;?#32479;拓扑或跟随器型拓扑的设计要求是 Tjmax 不能超过 FET 最大额定温度的 75%而 Tamb 则通过线性速度为 150 英尺/分的风扇维持在 40C所使用的 IRFP450 在传统拓扑中要求的 AVVID 散热片?#32771;?#32534;号为 53002体积大约为 4.125 立方英寸而在升压跟随器拓扑中则要求为 AVVID 531202大约 1.38 立方英寸--体积缩小了大约 66%

                        保持电容的选择

                        不幸地是如果不增加成本那么您也就没有办法获得更多的性能在您得到好处的同时在电路中也包含进了另一些缺点包括更慢的瞬态响应以及更大的保持电容 (Cboost)以下方程可估算出要求保?#36136;?#38388;为 (tholdup) 的电容大小Vholdup 是设计要求的保持电压的大小



                        对升压跟随器和传统预调节器的最小要求保持电容进行计算表明了在升压跟随器拓扑中电容可以高到何种程度在 250W 具有 16.7-ms 保?#36136;?#38388;和 85-V 保持电压的应用中传统拓扑的最小输出电压 Vout (min) 为 390V,而升压跟随器拓扑则为 206V升压跟随器拓扑要求的保持电容大约为 330 F而传统的转换器拓扑则仅需要 150 F

                        结论

                        升压跟随器型 PFC 预调节器相?#28304;?#32479; PFC 预调节器而言有更多的优点电源设计人员对这些优点也颇?#34892;?#36259;其优点具体包括升压跟随器型 PFC 在线电压?#31995;?#26102;有更高的效率更小的升压开关散热片以及更小的升压电感器从而满足了相似电源的要求不幸地是为了得到使用升压跟随器带来的好处设计人员将面临更慢的瞬态响应以及更大的升压保持电容



                        来源:大力士
                      • 100kHz 600W功率因数校正电路 2017/10/22 10:29:19

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