基于虛擬儀器的功率三極管熱阻測試系統

　　在輸出端用的是同步整流技術(shù)，在低電壓大電流功率變換器中，若采用傳統的普通二 極管或肖特基二極管整流由于其正向導通壓降大(低壓硅二極管正向壓降約0.7V，肖特基二 極管正向壓降約0.45V，新型低電壓肖特基二極管可達0.32V)，整流損耗成為變換器的主要 損耗，無(wú)法滿(mǎn)足低電壓大電流開(kāi)關(guān)電源高效率，小體積的需要。MOSFET導通時(shí)的伏安特性為 一線(xiàn)性電阻，稱(chēng)為通態(tài)電阻DS R ，低壓MOSFET新器件的通態(tài)電阻很小，如：

　　IRF2807(75V,82A)、IRL2910(100V,55A)通態(tài)電阻分別為0.013Ω、0.O26Ω，它們在通過(guò)20A 電流時(shí)，通態(tài)壓降不到0.2V。另外，功率MOSFET開(kāi)關(guān)時(shí)間短，輸入阻抗高，這些特點(diǎn)使得MOSFET 成為低電壓大電流功率變換器首選整流器件。MOSFET的柵-源問(wèn)的硅氧化層耐壓有限，一旦 被擊穿則永久損壞，所以實(shí)際上柵-源電壓最大值在50-75V之間，如電壓超過(guò)75V，應該在柵 極上接穩壓管.并從成本綜合考慮，選用IRF2807。需要特別指出的是圖中MOS管做為整流 管的接法,有，有些讀者可能會(huì )認為接法有誤，這是由于普通的參考用書(shū)沒(méi)有描述電力MOSFET的正柵壓反向輸出特性。實(shí)際上，電力MOSFET除需要介紹非飽和區、飽和區和截 止區外，還應考慮反向電阻區，反向電阻區與正向電阻區有相類(lèi)似的溝道特性。這是由于變 壓器二次側電壓為交變方波，整流管要承受反壓但電力MOSFET是逆導器件，若工作在正向 電阻區將無(wú)法整流。

　　在電壓輸出部分，使用了LC濾波電路，電感電容參數是根據LC濾波中K式濾波器濾波 特性曲線(xiàn)及計算公式計算出來(lái)的,并在實(shí)驗后做了調整。（K式濾波是指串臂阻抗和并臂阻抗 的乘積是一個(gè)不隨頻率變化的常數，量綱為電阻）

　　3.2 控制電路的設計

　　控制電路選用SG3525芯片，它是美國硅通用半導體公司（Silicon General）推出的用 于驅動(dòng)N溝道功率MOSFET的電流控制型PWM控制器，它具有很高的溫度穩定性和較低的噪聲等 級，具有欠壓保護和外部封鎖功能，能方便地實(shí)現過(guò)壓過(guò)流保護，能輸出兩路波形一致、相 位差為180°的PWM信號，有效地減少輸出電流的紋波，適合于推挽拓撲電路。從控制芯片 SG3525出來(lái)的兩路控制信號分別用來(lái)控制一個(gè)IRFP064N,達到了驅動(dòng)兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的目的,且 二者電流方向相反。

　　控制電路使用了閉環(huán)控制方式令輸出電壓保持恒定，由檢測到的電壓經(jīng)過(guò)光耦隔離后傳 到SG3525與一個(gè)標準值進(jìn)行比較，以此來(lái)調整占空比并相應調整輸出電壓,如圖3反饋電壓的 檢測,光耦選用7840不但起到了隔離作用使輸出電壓與輸入成比例變化。由于芯片所需電源 不能由輸入電源直接提供，所以特用了兩個(gè)直流穩壓小芯片來(lái)提供電源，基準源要求穩定的 電壓，在SG3525本身所提供的穩壓輸出的基礎上再通過(guò)一個(gè)TL431的穩壓，經(jīng)過(guò)測量完全達 到要求。

　　在輸出整流電路中，當整流管Q3的受正向電壓導通時(shí)，應及時(shí)驅動(dòng)Q3導通，以減小壓降 和損耗。

　　4 實(shí)驗結果和波形分析

　　圖5是推挽電路兩路門(mén)極脈沖波形（示波器幅值*10），兩個(gè)脈沖基本是相互對稱(chēng)的，方 向相反則勵磁方向相反可以避免勵磁不平衡，電路此時(shí)工作在Vi =11V左右。圖5為變壓器輸 出電壓，也就是同步整流管Q3和Q4的驅動(dòng)信號，由圖可以看出上下兩個(gè)波形是對稱(chēng)的,說(shuō)明 他們是分別只有為正的時(shí)刻才導通。在實(shí)驗室里用示波器測出了輸出電壓的波形,紋波并不 大,完全能達到電器類(lèi)電源的要求。