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【詳解各元器(qì)件(jiàn)等效電(diàn)路(lù)】電(di∏∏©∏àn)阻、電(diàn)容、電(diàn)感、二極管、MO₩<S

發布時(shí)間(jiān):2016年(nián)06月(yuè)08日(rì)≠¶浏覽次數(shù):

【詳解各元器(qì)件(jiàn)等效電γ™‍<(diàn)路(lù)】電(diàn)阻、電(diàn)容、電(diàn₹α<)感、二極管、MOS管!

        &nbs¥"'≥p;         &nb‍§sp; 電(diàn)阻
電(diàn)阻等效電(diàn)路(lù)


電(diàn)阻的(de)等效阻抗

同一(yī)個(gè)電(diàn)阻元件(jiàn)在通(t♦₹ōng)以直流和(hé)交流電(diàn)時(shí)測得(de∞™♣)的(de)電(diàn)阻值是(shì)不(bù)相(xiàng¶≥)同的(de)。在高(gāo)頻(pín)交流下(xià),γ<β✔須考慮電(diàn)阻元件(jiàn)的(de)引線電(λ<₽'diàn)感L0和(hé)分(fēn)布電(diàn)容C0的(de)影(yǐng)響,其等效電(diàn)路(lù)如(rú)圖1₹§∞α所示,圖中R為(wèi)理(lǐ)想電(diàn)阻。由圖可(kě)知•ε‌÷(zhī)此元件(jiàn)在頻(pín)$$✘率f下(xià)的(de)等效阻抗為(wèi)
          &nbs÷ ±∏p;      λ ∑$        π•¶;          <♥φ;     &nbsφ♠∏♥p;          β©;     式 1

上(shàng)式中ω=2πf, Re和(hé)Xe分(fēn)别為(wèi)等效電(diàn)阻分(fēn)♥✔☆≤量和(hé)電(diàn)抗分(fēn)量,且


從(cóng)上(shàng)式可(kě)知(zhī)Re除與f有(yǒu)關外(wài),還(hái)與L0、C0有(yǒu)關。這(zhè)表明(míng)當L0、C0不(bù)可(kě)忽略時(shí),在交流下∏₩≠♦(xià)測此電(diàn)阻元件(jiàn)↑≤÷™的(de)電(diàn)阻值,得(de)到(dào)的(de)将是(♣α←€shì)Re而非R值

電(diàn)感

電(diàn)感等效電(diàn)路(lù)


        &nbs∑☆$♠p;      圖2 電(diàn)×‌感等效電(diàn)路(lù)

電(diàn)感的(de)等效阻抗

電(diàn)感元件(jiàn)除電(diàn)感L外(wài),也(yě)總¶♦πλ是(shì)有(yǒu)損耗電(diàn&π)阻RL和(hé)分(fēn)布電(diàn)容CL。一(yī)般情況下(xià)RL和(hé)CL的(de)影(yǐng)響很(hěn)小(xiǎo)。電(diàn)感元​€♥件(jiàn)接于直流并達到(dào)穩态時(shí),'✔★♥可(kě)視(shì)為(wèi)電(diàn)阻;σ→若接于低(dī)頻(pín)交流電(diàn)λ×¥>路(lù)則可(kě)視(shì)為(wèi)理(←≤lǐ)想電(diàn)感L和(hé)損耗電(diàn)阻RL的(de)串聯;在高(gāo)頻(pín)時(shí)其等效電(diàn)←δ路(lù)如(rú)圖2所示。比較圖1和(hé)圖 2可(kě)知(z↑≠hī)二者實際上(shàng)是(shì)相(xiàng)同的(↓☆βde),電(diàn)感元件(jiàn)的★©$α(de)高(gāo)頻(pín)等效阻抗可(kě)參照(zhào)式 "↕δ₩1來(lái)确定

          &∞£↓σnbsp;     &nb<&sp;        ​       ♦ε‌           &‍€£♦nbsp;      <$φ₹;         式 3

 

式中 Re和(hé)Le分(fēn)别為(wèi)電(diàn)感元件(jφδ≈>iàn)的(de)等效電(diàn)阻和(hé)等效電(diàn)感♣©±。 

從(cóng)上(shàng)式知(zhī)當CL甚小(xiǎo)時(shí)或RL、CL和(hé)ω都(dōu)不(bù)大(dà)時(s ££hí),Le才會(huì)等于L或接近(jìn)等于L。

電(diàn)容

電(diàn)容等效電(diàn)路(lù)

圖3 電(diàn)容等效電(diàn)路(lù)

電(diàn)容的(de)等效阻抗

在交流下(xià)電(diàn)容元件(jiàn)總有(yǒu)一(yī)定≈₽介質損耗,此外(wài)其引線也(yě)有(yǒu)一(yī)定電(÷™diàn)阻Rn和(hé)分(fēn)布電(diàn)感Ln,因此電(diàn)容元件(jiàn)等₹↑效電(diàn)路(lù)如(rú)圖 3所示。圖中C是(shì)元≠₽Ω∑件(jiàn)的(de)固有(yǒu)電(diàn)容,Rc是(shì)介質損耗的(de)等效電(diàn)阻。等效阻抗為(wè₹φ←←i)


式中 Re和(hé)Ce分(fēn)别為(wèi)電(diàn)容元件(jià¶¥✔♦n)的(de)等效電(diàn)阻和(hé)等效電(d€σ≠iàn)容, 由于一(yī)般介質損耗甚小(xiǎo→≤)可(kě)忽略(即Rc),Ce可(kě)表示為(wèi)


     φ↔→         &₹≥≠nbsp;         &nb<γsp;        →±×式 5

從(cóng)上(shàng)述討(tǎo)論中可(​∑ kě)以看(kàn)出,在交流下(xià)測量R±₽、L、C,實際所測的(de)都(dōu)是(shì)等效值Re、Le、Ce;由于電(diàn)阻、電(diàn)容和(hé)電(di £✔àn)感的(de)實際阻抗随環境以及工(gōng)作(zuò)頻(pín)‍&×¶率的(de)變化(huà)而變,因此,在阻抗測量中應盡量按實際←&≥∑工(gōng)作(zuò)條件(jiàn)(尤其是(shì®₹)工(gōng)作(zuò)頻(pín)率)進行(xín÷₩g),否則,測得(de)的(de)結果将會(huì)有(y♥←ǒu)很(hěn)大(dà)的(de)誤差,甚至•'✔是(shì)錯(cuò)誤的(de)結果。₽'∏ 

二極管

 

功率二極管的(de)正向導通(tōng)等效電(d<→iàn)路(lù)

(1):等效電(diàn)路(lù)

(2):說(shuō)明(míng):

二極管正向導通(tōng)時(shí)可(kě)用(yδ∑φ≠òng)一(yī)電(diàn)壓降等效,β♣該電(diàn)壓與溫度和(hé)所流過的(de)電(d♥↕εiàn)流有(yǒu)關,溫度升高(gāo),該電(diàn)壓變小(xiǎo);電(diàn)流增加,該電✘≥®(diàn)壓增加。詳細的(de)關系曲線可✘"γ(kě)從(cóng)制(zhì)造商的¶×(de)手冊中獲得(de)。

功率二極管的(de)反向截止等效電(diàn)路(lù ∑✔)

(1):等效電(diàn)路(lù)

(2):說(shuō)明(míng):

二極管反向截止時(shí)可(kě)用(yòng)一(yī)電(diàn)容等↕™¶≥效,其容量與所加的(de)反向電(diàn)壓、環境溫≠‍>©度等有(yǒu)關,大(dà)小(xiǎo)可(kě)從(cóng)制​•(zhì)造商的(de)手冊中獲得(de)。

功率二極管的(de)穩态特性總結

(1):功率二極管穩态時(shí)的(de)♣"‍電(diàn)流/電(diàn)壓曲線
(2):說(shuō)明(míng):

二極管正向導通(tōng)時(shí)的(de)穩÷ ♣态工(gōng)作(zuò)點:

Vin >>Vd 時(shí),有(yǒu):

Vd對(duì)于不(bù)同的(de)二極管,其範圍為✘₩↕(wèi) 0.35V~2V。

二極管反向截止時(shí)的(de)穩态工♣₹(gōng)作(zuò)點: ®♠Id≈0,Vd = -Vin

(3):穩态特性總結:

-- 是(shì)一(yī)單向導電(diàn)器(π★γ✔qì)件(jiàn)(無正向阻斷能(néng)力);

-- 為(wèi)不(bù)可(kě)控器(qì)件(jiàn),由其♥ε兩斷電(diàn)壓的(de)極性控制(zh•✔ì)通(tōng)斷,無其它外(wài)部控制(zhì); ®≈

-- 普通(tōng)二極管的(de)功率容量很(hěn)大(dà),但 •∞≥(dàn)頻(pín)率很(hěn)低(dī);

-- 開(kāi)關二極管有(yǒu)三σ​€種,其穩态特性和(hé)開(kāi)關特性不∞β✘(bù)同:

-- 快(kuài)恢複二極管;

-- 超快(kuài)恢複,軟恢複二極管;

-- 蕭特基二極管(反向阻斷電(diàn)壓✔§¥降<200V,無反向恢複問(wèn)題);

-- 器(qì)件(jiàn)的(de)正向電(diàn)流₽"✘額定是(shì)用(yòng)它的(de)平均值來(lái)标稱的(₹±→de);隻要(yào)實際的(de)電(diàn)流'λ平均值沒有(yǒu)超過其額定值,保證散熱(rè)沒問(wèn)題,則器(qì)件(j±&★↑iàn)就(jiù)是(shì)安全的(de)↓φα;

-- 器(qì)件(jiàn)的(de)通(tō©φng)态電(diàn)壓呈負溫度系數(shù),故不(bù)能(né¥≈♣₽ng)直接并聯使用(yòng);

-- 目前的(de) SiC 功率二極管器(qì)件(j♠¶‍iàn),其反向恢複特性非常好(hǎo)。

MOS管

功率MOSFET的(de)正向導通(tōng)£ 等效電(diàn)路(lù)

(1):等效電(diàn)路(lù)


(2):說(shuō)明(míng):

功率 MOSFET 正向導通(tōng)時(shí)可(kě)用(yònσ£Ωεg)一(yī)電(diàn)阻等效,該電(dià₹ n)阻與溫度有(yǒu)關,溫度升高(gāo),該電ε←₹(diàn)阻變大(dà);它還(hái)與門(mén)極驅動★≤♦電(diàn)壓的(de)大(dà)小(xiǎo)有(yǒu)關÷✔¥§,驅動電(diàn)壓升高(gāo),該電(diàn)阻變小(xi♦<≤ǎo)。詳細的(de)關系曲線可(kě)從(cóng)制(zhì)造商的(de)手冊中獲得(de)♦≥™®。

功率MOSFET的(de)反向導通(tōng)等效電(diàn)路(lù)(1&β)

(1):等效電(diàn)路(lù)(門(mén)極不(bù)加控制(zhì✘ε∏))


(2):說(shuō)明(míng):

即內(nèi)部二極管的(de)等效電(diàn)路(lù),可(★•φ¥kě)用(yòng)一(yī)電(diàn)壓降等效,此二↑≤σ極管為(wèi)MOSFET 的(de)體(tǐ)二極π↓管,多(duō)數(shù)情況下(xià),因其特性很(hěn)差, §‌要(yào)避免使用(yòng)。

功率MOSFET的(de)反向導通(tōng)等效電(dià→ →☆n)路(lù)(2)

 

(1):等效電(diàn)路(lù)(門(mén)極加控制(zhì))
(2):說(shuō)明(míng):

功率 MOSFET 在門(mén)級控制(zhì)下(xià)的(de)反向Ωε導通(tōng),也(yě)可(kě)用¶•↑∏(yòng)一(yī)電(diàn)阻等±↑∞效,該電(diàn)阻與溫度有(yǒu)↑ 關,溫度升高(gāo),該電(diàn)阻變大(dà);它≤₩₹•還(hái)與門(mén)極驅動電(diàn)壓的(de)大(β∑↓dà)小(xiǎo)有(yǒu)關,驅動電(diàn)>÷♥壓升高(gāo),該電(diàn)阻變小(xiǎo)。詳細的(de)關系曲線可(kě)從(cóng)制(zh★ <≤ì)造商的(de)手冊中獲得(de)。此工(gōng)作(zuò)狀态稱為(wèi)M‌♥OSFET 的(de)同步整流工(gōng)作(zuò),是(shì↑ <)低(dī)壓大(dà)電(diàn)流輸出開(kāi)關電♥α×(diàn)源中非常重要(yào)的(de)一(yī)種工(gōng)作(zuò)狀态。

功率MOSFET的(de)正向截止等效電(di÷"♠àn)路(lù)

 

(1):等效電(diàn)路(lù)
(2):說(shuō)明(míng):

功率 MOSFET 正向截止時(shí)可(kě)用(yòng₩σ)一(yī)電(diàn)容等效,其容量與所加的(d¥₽e)正向電(diàn)壓、環境溫度等有(yǒu)關,大(dà)小(xiǎo)可(✔∏kě)從(cóng)制(zhì)造商的(de)手冊中獲得(de)。

功率MOSFET的(de)穩态特性總結

 

(1):功率MOSFET 穩态時(shí)的(de)電("↓≠diàn)流/電(diàn)壓曲線

(2):說(shuō)明(míng):

功率 MOSFET 正向飽和(hé)導通(tōng)時(sβ↓∑×hí)的(de)穩态工(gōng)作(zuò)點:

當門(mén)極不(bù)加控制(zhì)時(shí),其反向導☆π通(tōng)的(de)穩态工(gōng)作 ₩α(zuò)點同二極管。

(3):穩态特性總結:

-- 門(mén)極與源極間(jiān)的(de)電(diàn‌'♣←)壓Vgs 控制(zhì)器(qì)件(jiàn)的(de)導通(tōnσγg)狀态;當Vgs<Vth時(shí),器(qì)件(jiàn)處于斷開(kāi)狀态♥<≥™,Vth一(yī)般為(wèi) 3V;當Vgs>Vth時(shí),器(qì)件(jiàn)處于導通(tōng)狀态;器(qì)件 ₽&(jiàn)的(de)通(tōng)态電(d $‍¥iàn)阻與Vgs有(yǒu)關,Vgs大(dà),通(tōng)态電(diàn)阻小(xiǎo‍∏Ωε);多(duō)數(shù)器(qì)件(jiàn)的(de)Vgs為(wèi) 12V-15V ,額定值為(wèi)+-30V;

-- 器(qì)件(jiàn)的(de)漏極電(diàn)流額定是÷←¶(shì)用(yòng)它的(de)有(yǒ☆₹≈σu)效值或平均值來(lái)标稱的(de);隻要(yào)≤↔δ實際的(de)漏極電(diàn)流有(yǒu)ε↓✘β效值沒有(yǒu)超過其額定值,保證散熱(rè)沒問(wèn)題,則器(qìε$¥)件(jiàn)就(jiù)是(shì)安全的(de);

-- 器(qì)件(jiàn)的(de)通(tōng)态&‌♣電(diàn)阻呈正溫度系數(shù),故原理(lǐ)上(shπδ <àng)很(hěn)容易并聯擴容,但(dàn)實際并聯≥σγ↓時(shí),還(hái)要(yào)考慮驅動的(de)對(duì)稱性和(hé)動态均流問(wèn)題;

-- 目前的(de) Logic-Level的(de)功率 MOSFET,其∏ Vgs隻要(yào) 5V,便可(kě)保證漏源'&"₹通(tōng)态電(diàn)阻很(hěn)小(xiǎo);

-- 器(qì)件(jiàn)的(de)同步整流工(gō♠"σng)作(zuò)狀态已變得(de)愈來(lá♣λ♣i)愈廣泛,原因是(shì)它的(de)通(tōng)态γ​♥電(diàn)阻非常小(xiǎo)(目前最小(β✘÷xiǎo)的(de)為(wèi)2-4 毫歐),在低(dī)壓大(dà)電(diàn)流Ω ε輸出的(de)DC/DC 中已是(shì)最∏λπ↕關鍵的(de)器(qì)件(jiàn);

 

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