【詳解各元器(qì)件(jiàn)等效電(diàn)®←α路(lù)】電(diàn)阻、電(diàn)容、電(di♦♦≈→àn)感、二極管、MOS

【詳解各元器(qì)件(jiàn)等效電(diàn)路(lù)】電(dià→♥₹βn)阻、電(diàn)容、電(diàn)感、二極管、 ΩMOS管！

電(diàn)阻的(de)等效阻抗

同一(yī)個(gè)電(diàn)阻元件(jiàn→ γ)在通(tōng)以直流和(hé)交流電(δ↓diàn)時(shí)測得(de)的(de)電(diàn)阻值φφ>是(shì)不(bù)相(xiàng)同的(dπ ♦ e)。在高(gāo)頻(pín)交流下(xià)，須考慮電(diàn)阻元件 ♥×∞(jiàn)的(de)引線電(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所示，圖中R為(w ✘φèi)理(lǐ)想電(diàn)阻。由圖可(kě)知(z☆δ hī)此元件(jiàn)在頻(pín)率f下(xià)的(de)等效←≠♥阻抗為(wèi)
      &nλ•"bsp;       &nbs÷∏p;       &✔∏☆≠nbsp;        δ™         ¥™>          &nbσ£sp;     式 1

上(shàng)式中ω＝2πf， R_e和(hé)X_e分(fēn)别為(wèi)等效電(diàn£π•≥)阻分(fēn)量和(hé)電(diàn)抗分(f$∏≠γēn)量，且


從(cóng)上(shàng)式可(kě)知(zhī)R_e除與f有(yǒu)關外(wài)，還(hφ¥≤ái)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(deΩε‌₽)将是(shì)R_e而非R值

電(diàn)感

電(diàn)感等效電(diàn)路(l∞ εù)


        &nbs♣✔"p;      圖2 電(d​ →∞iàn)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)總是(shì)有(yǒu)損耗電(diàn)♠γ♥​阻R_L和(hé)分(fēn)布電(diàn)容C_L。一(yī)般情況下(xià)R_L和(hé)C_L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(k₩★∏ě)視(shì)為(wèi)電(diàn)阻；若接于低(dī)✔¥λε頻(pín)交流電(diàn)路(lù)則≈∏$¶可(kě)視(shì)為(wèi)理(lα♥←‌ǐ)想電(diàn)感L和(hé)損耗電(di≠ ±àn)阻R_L的(de)串聯；在高(gāo)頻(pín)•π時(shí)其等效電(diàn)路(lù)如(rú)圖÷α₩2所示。比較圖1和(hé)圖 2可(kě)知(zhī)®☆二者實際上(shàng)是(shì)相(xiàng)同的(de)，電(diàn®Ω÷)感元件(jiàn)的(de)高(gāo)頻(pín)等效阻抗可<α≠φ(kě)參照(zhào)式 1來(lái)确定

      ‍       ​₹      &nbs≥★™©p;     &nbs÷→€↓p;          €→≤→          γ<₹ε       &nbs¥₹ p;     式 3

式中 R_e和(hé)L_e分(fēn)别為(wèi)電(diàn)感元件(j γiàn)的(de)等效電(diàn)阻和(hé)等效電★∑'(diàn)感。 

從(cóng)上(shàng)式知(zhī)當£π→C_L甚小(xiǎo)時(shí)或R_L、C_L和(hé)ω都(dōu)不(bù)大(d∑→δ↔à)時(shí)，L_e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φ÷(yǒu)一(yī)定介質損耗，此外(wài)其引§"♥線也(yě)有(yǒu)一(yī)定電(diàn)阻R_n和(hé)分(fēn)布電(diàn)感L_n，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)™→✔元件(jiàn)的(de)固有(yǒu)電(diàγ✔€n)容，R_c是(shì)介質損耗的(de)等效電(diàn)阻。等效阻抗為(wè±←i)

式中 R_e和(hé)C_e分(fēn)别為(wèi)電(diàn)容元∑ε©件(jiàn)的(de)等效電(diàn∞π≈)阻和(hé)等效電(diàn)容， 由§£↕ε于一(yī)般介質損耗甚小(xiǎo)可(kě)忽略(即R_c→∞)，C_e可(kě)表示為(wèi)

         Ω∏        & ‍nbsp;       &nb© ∞φsp;        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R_e、L_e、C_e；由于電(diàn)阻、電(diàn)容和(hé)電(diàn)感的(de₩→φ)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，‍δ§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‌δ£)進行(xíng)，否則，測得(de)的(de)結果将會(huì)₽<​☆有(yǒu)很(hěn)大(dà)的(de)誤差，甚至是(s✘≠<hì)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(diàn)路(β≥π"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(yòng)¥₩ 一(yī)電(diàn)壓降等效，該電(diàn)壓與溫度和(h®♣™é)所流過的(de)電(diàn)流有(yǒ↑₽©♥u)關，溫度升高(gāo)，該電(diàn)壓變小(xiǎo)；電(diàn↑πβ≠)流增加，該電(diàn)壓增加。詳細的(de)關系曲線可(kě)從(c☆≠ óng)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(y∞☆≤​ī)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)φ♦≈σ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：

當V_in >>V_d 時(shí)，有(yǒu)：

而V_d對(duì)于不(bù)同的(de)二極管，其範圍為(w♣∞∏èi) 0.35V~2V。

二極管反向截止時(shí)的(de)穩态工(g≥  ōng)作(zuò)點： I_d≈0，V_d = -V_in

（3）：穩态特性總結：

-- 是(shì)一(yī)單向導電(diàn)器(q'↔±ì)件(jiàn)（無正向阻斷能(néng)力）；

-- 為(wèi)不(bù)可(kě)控器(qì)件(jiàn)，由其≈​兩斷電(diàn)壓的(de)極性控制(zhα$•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)三種，其穩态特性和(hé)'<開(kāi)關特性不(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Ω≤≠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(di↔§  àn)流平均值沒有(yǒu)超過其額定值，保證散熱(rè)沒問(wèn)題，則器(qì)件(jiàn)就(jiù)α<↕ 是(shì)安全的(de)；

-- 器(qì)件(jiàn)的(de)通(t®®ōng)态電(diàn)壓呈負溫度系數(shù)，故不(bù×‍)能(néng)直接并聯使用(yòng)；

-- 目前的(de) SiC 功率二極管®↓÷•器(qì)件(jiàn)，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 ♦(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(dà)小(xiǎo)有(®δ↔yǒu)關，驅動電(diàn)壓升高(gāo)，該電(d∏↓iàn)阻變小(xiǎo)。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）

（1）：等效電(diàn)路(lù)（門(mén)↕>極不(bù)加控制(zhì)）


（2）：說(shuō)明(míng)：

即內(nèi)部二極管的(de)等效電(diàn)路(lù)，可(kě)用(yγ≥òng)一(yī)電(diàn)壓降等效，此二極管為§ε≥‍(wèi)MOSFET 的(de)體(tǐ)二極管，多(duō)數(shù)情況下(xià)，因其特性很(hěn)∏β≤★差，要(yào)避免使用(yòng)。

功率MOSFET的(de)反向導通(tōng)等效電(diàn)路(lù)（®  →2）

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

功率 MOSFET 在門(mén)級控制(zhì)下(xià↑≤)的(de)反向導通(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(♠®‌♥dà)小(xiǎo)有(yǒu)關，驅動電←α (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(zhì)造商的(de)手冊中獲得(de)。此工(gōng)作(zuò)狀态稱為(wèi)MOSFET 的(dφ $e)同步整流工(gōng)作(zuò)，是(shì)低®&÷±(dī)壓大(dà)電(diàn)流輸出開(kāi)關電(≈¥$Ωdiàn)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(diàn§±↓)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✔§&§)一(yī)電(diàn)容等效，其容量與所加的(de)&∞↑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↑ε(diàn)流/電(diàn)壓曲線

（2）：說(shuō)明(míng)：

功率 MOSFET 正向飽和(hé)導通(tōng)時(shí•♠)的(de)穩态工(gōng)作(zuò)點：

當門(mén)極不(bù)加控制(zhì)∞ 時(shí)，其反向導通(tōng)的(de)穩态工(gōng≠δ)作(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V_gs 控制(zhì)器(qì)件(jiàn)的(de)導"£✔通(tōng)狀态；當V_gs<V_th時(shí)，器(qì)件(jiàn)處于斷開(kāi)狀态，V_th一(yī)般為(wèi) 3V；當V_gs>V_th時(shí)，器(qì)件(jiàn)處于導通(tōng)狀态；器(qì)✘γ≥件(jiàn)的(de)通(tōng)态電(diàn)©λαα阻與V_gs有(yǒu)關，V_gs大(dà)，通(tōng)态電(diàn)阻小(xiǎo)₩≠¥；多(duō)數(shù)器(qì)件(jiàn)的(de)V_gs為(wèi) 12V-15V ，額定值為(wè÷β♠i)+-30V；

-- 器(qì)件(jiàn)的(de)漏極電( γ∏diàn)流額定是(shì)用(yòng)它的(de≤☆"☆)有(yǒu)效值或平均值來(lái)标稱的(de)；隻要(÷♣₩yào)實際的(de)漏極電(diàn)流有(yǒu)效αα值沒有(yǒu)超過其額定值，保證散熱(rè)沒問(wè₹ ♥•n)題，則器(qì)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(s∏÷hàng)很(hěn)容易并聯擴容，但(dàn)實際并聯時(shí€∑π)，還(hái)要(yào)考慮驅動的(de)對(duì)稱性和(hé)動态均π>流問(wèn)題；

-- 目前的(de) Logic-Levφ•el的(de)功率 MOSFET，其V_gs隻要(yào) 5V，便可(kě)保證漏源通(tōng)态電(d€¥iàn)阻很(hěn)小(xiǎo)；

-- 器(qì)件(jiàn)的(de)同步整流工(gōε$ ∑ng)作(zuò)狀态已變得(de)愈來(l<™ái)愈廣泛，原因是(shì)它的(de)通(t←←σ₩ōng)态電(diàn)阻非常小(xiǎo)（目前最小(xiǎo)的₩¥(de)為(wèi)2-4 毫歐），在低(dī)壓大(dà)電(diàn≥≈)流輸出的(de)DC/DC 中已是(sh×↓≈×ì)最關鍵的(de)器(qì)件(jiàn)☆★；