耗尽型MOSFET激励电源上电

技术分类: 电源技术  | 2008-01-15
来源:EDN | 作者:Gregory Mirsky, Milavia International, Buffalo Grove, IL

  在开关上电电路中,耗尽型MOSFET实质上消除了能量损耗。

  许多开关型电源用“按键上电”电路使其脱机运转初始化。这些电路简单地由电阻、如整流半导体公司的IRIS4015,或复杂地由双极晶体管或MOSFET实现(参考文献1)。这些晶体管为反激变换器PFC(功率因数校正)IC提供初始电流。当这些电源用正常模式开始工作时,专用线圈的电压持续给PFC芯片供电,从而减小了激励上电电路的功耗。

  这类放案减少,但不能消除激励上电电路的功耗,因为有源器件通常是高压双极晶体管或高压增强型MOSFET。这些晶体管的基极或门极,相对于正常工作的射极或源极应该为正向偏压。因此,电源损耗一般发生在使晶体管保持断开状态的电路中。不幸的是,工程师们极少关注耗尽型MOSFET,其正常工作中不需要正向偏压,且门极电压需低于源极。耗尽型MOSFET的这些优势使其适于电源在激励上电电路中无消耗的角色。

  图1显示了常用PFC电路,它的IC最初通过Supertex 公司的DN2470,耗尽型MOSFET Q2,接收输出端能量(参考文献2)。根据IC模型,Q2的源极向PFC的IC1提供约10到15mA或

更少的初始电流。短时间能量消耗约4到6W,不会对铺铜的MOSFET焊料造成损害。如果担心MOSFET的安全,可以使用Ixys公司的IXTY02N50D(参考文献3)。电阻R3和R4提升Q2的工作点,达到所需的最小电流。对18V输入电压,齐纳二极管D5通过IC1限制电压到约15V,这通常对大多数PFC IC是必要的,且小于MOSFET Q2的最大值。

常用PFC电路

  当IC1开始正常工作时,PFC感应器的次级线圈L产生IC的供电电压,二极管D1和D3、电容C1和C2确定电压值。晶体管Q2为齐纳二极管D5和IC1提供短时间供电。最后,双极晶体管Q3由二极管D2通过电阻R5达到其基电压,打开并箝位Q2的门极到地。Q3的电源为IC的正电源电压约15V,足够大到关闭Q2。10到20μA的漏热电流引起非真实能量损耗。

  英文原文:

  Depletion-mode MOSFET kick-starts power supply

  A depletion-mode MOSFET virtually eliminates power wasted in switcher's start-up circuitry.

  Gregory Mirsky, Milavia International, Buffalo Grove, IL; Edited by Charles H Small and Fran Granville -- EDN, 1/10/2008

  Many switch-mode power supplies use “kick-start” circuits to initialize their offline operation. These circuits may be simple resistors, such as International Rectifier’s IRIS4015, or more complicated arrangements built with bipolar transistors or MOSFETs (Reference 1). These transistors provide the initial current for the flyback or PFC (power-factor-correction) IC. When such a power supply starts operating in normal mode, a supply voltage from a dedicated winding keeps supplying the PFC IC, thus reducing power consumption of the kick-start circuitry.

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