新型MOSFET在升壓變換器中減少開(kāi)關(guān)損耗的解決方案

    摘要：升壓變換器通常應(yīng)用在彩色監(jiān)視器中。為提高開(kāi)關(guān)電源的效率，設(shè)計(jì)者必須選擇低開(kāi)關(guān)損耗的MOSFET。在升壓變換器中，利用QFET新型MOSFET能夠有效地減少系統(tǒng)損耗。

    1 引言

    在開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)中，效率是一個(gè)關(guān)鍵性的參數(shù)。輸入和輸出濾波電容器、變壓器磁芯的幾何圖形與特性及開(kāi)關(guān)器件等，都會(huì)影響系統(tǒng)的效率。為減小濾波電容和磁性元件的尺寸，開(kāi)關(guān)電源的頻率在不斷提高。因此，功率器件的開(kāi)關(guān)損耗在整個(gè)系統(tǒng)損耗中占有更大的比重。選用低開(kāi)關(guān)損耗的MOSFET，是提高SMPS效率的重要環(huán)節(jié)。快捷（又名仙童）半導(dǎo)體新發(fā)明的QFET系列，是新一代功率MOSFET，用其可以獲得低開(kāi)關(guān)損耗。本文回顧了升壓型變換器的基本工作原理，作為QFET的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例，介紹了FQP10N20型QFET在70W彩色監(jiān)視器升壓變換器電源中作為開(kāi)關(guān)使用的優(yōu)點(diǎn)。

    2 升壓變換器工作原理

    升壓變換器是將一個(gè)DC輸入電壓變換成比輸入電壓高的并經(jīng)過(guò)調(diào)整的DC輸出電壓的電源變換器，其基本電路如圖1所示。當(dāng)開(kāi)關(guān)Q1導(dǎo)通時(shí)，輸入DC電壓Vi施加到電感器L的兩端，二極管D因反偏而截止，L儲(chǔ)存來(lái)自輸入電源的能量。當(dāng)開(kāi)關(guān)Q1關(guān)斷時(shí)，L中的儲(chǔ)能使D正偏而導(dǎo)通，并將能量傳輸?shù)捷敵鲭娙軨和負(fù)載R中。

圖1升壓變換器基本電路

    圖2為圖1電路的相關(guān)波形。穩(wěn)態(tài)時(shí)在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，電感器L儲(chǔ)存的能量與釋放的能量保持平衡，用伏秒積表示如下：

    ViDTs=(VO－Vi)(1－D)Ts（1）

    式中Ts為開(kāi)關(guān)周期，D為開(kāi)關(guān)占空比。從式（1）可得：

    由于D<1， 故 VO>Vi。L兩端的電壓為：

    當(dāng)開(kāi)關(guān)Q1開(kāi)通時(shí)，根據(jù)公式(3)，電感電流的變化可用式(4)計(jì)算：