反激式开关电源的设计

辽宁科技大学电子与信息工程学院 毕业设计（论文）

和电压VCE以及基极电流IB之间的关系。

思路三：使用MOSFET

金属-氧化层-半导体-场效晶体管，简称金氧半场效晶体管（Metal-Oxide-S emiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET）是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管（field-effect transistor）。MOSFET依照其“通道”的极性不同，可分为n-type与p-type的MOSFET，通常又称为NMOSFET与PMOSFET，其他简称尚包括NMOS FET、PMOS FET、nMOSFET、pMOSFET等。

由于方案一是大功率晶体管，所以不考虑使用。下面进行方案二和方案三的比较。

1、功率MOSFET 具有正温度系数，当结温升高时，通态电阻增大，有自限流作用，而GTR的温度特性为负，温度越高，BE导通电压越小，电流越大，所以功率MOSFET热稳定性要高于GTR。

2、多个同参数MOSFET可以并联使用，通过其正的温度系数，多管之间可以实现自动均流效果，而GTR不具备这个能力。

3、功率MOSFET中只有多数载流子参与导电，不存在GTR中的少数载流子的存储效应，因此开关速度快，工作频率高，是目前所有功率器件中工作频率最高的器件之一。

4、功率MOSFET在开关方式下，其导通时的工作特性处于可调电阻区，器件出现电阻特性，这个通态电阻在大电流条件下，依然会出现较高的管压降，使功率MOSFET有较高的自身损耗。而GTR在饱和导通时，管压降与电流关系是非线性的，其增长幅度要低于MOSFET，因此在高电压，大电流环境下，GTR的自身损耗要低于MOSFET。

综上所述选择MOSFET为最佳方案。

2.3.3控制电路的选择

思路一：TL494集成控制器

TL494是专用双端脉冲调制器件，它有着固定频率脉宽调制电路，它包含了开关电源控制所需的全部功能，广泛应用于单端正激双管式、半桥式、全桥式开关电源。TL494有SO-16和PDIP-16两种封装形式，以适应不同场合的要求。其主要特性如下：

主要特征

集成了全部的脉宽调制电路。

片内置线性锯齿波振荡器，外置振荡元件仅两个（一个电阻和一个电容）。 内置误差放大器。

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内止5V参考基准电压源。 可调整死区时间。

内置功率晶体管可提供500mA的驱动能力。 推或拉两种输出方式。

图2-5TL494管脚图

但是由于TL494内有两个误差信号比较器，能同时实现电压模式和电流模式控制，但在本系统中不能发挥这一优势，且没有外部强制封锁端，不便于实现过压过流保护。 思路二：UC3842集成控制器

UC3842是开关电源用电流控制方式的脉宽调制集成电路。与电压控制方式相比在负载响应和线性调 。整度等方面有很多优越之处。

该电路主要特点有： 内含欠电压锁定电路 ，低起动电流（典型值为 0.12mA） ，稳定的内部基准电压源， 大电流推挽输出（驱动电流达 1A）， 工作频率可到 500kHz ，自动负反馈补偿电路 ，双脉冲抑制 ，较强的负载响应特性。

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图2-6 UC3842内部简化图

2.3.4系统方案确定

通过了细致的分析和严谨的思考后，最终采取如下方案： （1）主电路：选用正激式变压器开关电源； （2）功率开关器：功率开关晶体管选用MOSFET；

（3）控制电路：选用可以进行脉宽调制器UC3842的集成器。

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第三章 主要元件介绍

3.1功率场效应管MOSFET

功率MOSFET又叫功率场效应管或者功率场控晶体管。 一．原理：

实际上，功率场效应管也分结型、绝缘栅型。但通常指后者中的MOS管，即MOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）。

它又分为N沟道、P沟道两种。器件符号如下：

N沟道 P沟道

图3-1MOSFET的图形符号

MOS器件的电极分别为栅极G、漏极D、源极S。和普通MOS管一样，它也有：

耗尽型：栅极电压为零时，即存在导电沟道。无论VGS正负都起控制作用。 增强型：需要正偏置栅极电压，才生成导电沟道。达到饱和前，VGS正偏越大，IDS

越大。

一般使用的功率MOSFET多数是N沟道增强型。而且不同于一般小功率MOS管的横向导电结构，使用了垂直导电结构，从而提高了耐压、电流能力，因此又叫VMOSFET。 二．特点：

这种器件的特点是输入绝缘电阻大（1万兆欧以上），栅极电流基本为零。 驱动功率小，速度高，安全工作区宽。但高压时，导通电阻与电压的平方成正比，因而提高耐压和降低高压阻抗困难。适合低压100V以下，是比较理想的器件。目前的研制水平在1000V/65A左右（参考）。其速度可以达到几百KHz，使用谐振技术可以达到兆级。

三．参数与器件特性：

无载流子注入，速度取决于器件的电容充放电时间，与工作温度关系不大，故热稳定性好。

1.转移特性：

ID随UGS变化的曲线，成为转移特性。从下图可以看到，随着UGS的上升，跨导将越来越高。

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