功率因數(shù)校正mos管,PFC電路mos管選型-KIA MOS管

功率因數(shù)校正mos管作用

MOS管在PFC電路中通常作為開(kāi)關(guān)元件使用，通過(guò)快速開(kāi)關(guān)控制電感的充放電過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入電流波形的精確控制。其工作原理基于其快速開(kāi)關(guān)特性和對(duì)柵極電壓的控制能力，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電流波形的精確調(diào)節(jié)。

功率因數(shù)校正MOS管的作用是提高電源的功率因數(shù)，減少電網(wǎng)污染，并提高電能質(zhì)量。在PFC電路中，MOS管通過(guò)控制輸入電流波形，使其與輸入電壓波形同步，從而最大化地從電源汲取實(shí)際功率，減少諧波失真。

提高功率因數(shù)：MOS管在PFC電路中通過(guò)控制輸入電流波形，使其與輸入電壓波形同步，從而提高電源的功率因數(shù)。這有助于減少電網(wǎng)的諧波污染，提高電能質(zhì)量。

減少諧波失真：通過(guò)精確控制電流波形，MOS管能夠顯著降低諧波失真，使輸入電流更加接近正弦波，從而提高電能質(zhì)量。

提高效率：通過(guò)優(yōu)化電流波形，MOS管能夠最大化地從電源汲取實(shí)際功率，提高電源的整體效率。

PFC電路mos管選型

在PFC電路中，MOSFET損耗約占總損耗的20%左右。通過(guò)選擇正確的器件，PFC效率能夠得到大幅提升。為PFC電路選擇合適MOSFET器件的一種方法是使用針對(duì)特定應(yīng)用的品質(zhì)因數(shù) （FOM），來(lái)最小化器件的總損耗。雖然FOM包括針對(duì)傳導(dǎo)損耗的導(dǎo)通電阻值（RDS（on）） 和針對(duì)開(kāi)關(guān)損耗的柵極電荷值 （Qg），但其并非二者的簡(jiǎn)單積。為了說(shuō)明開(kāi)關(guān)損耗，使用了該器件的Qgs和Qgd的一部分以及其輸出電容值 （Coss）。

標(biāo)準(zhǔn)AC/DC電源的四個(gè)級(jí)是：

輸入

PFC前端

轉(zhuǎn)換器

次級(jí)

為滿足80 Plus"金級(jí)"效率標(biāo)準(zhǔn)的要求，所有級(jí)的合并損耗是額定輸出功率的約12%。單純PFC MOSFET損耗應(yīng)限制到總輸出功率的約2%或封裝功率限值，（以二者中的較低者為準(zhǔn)）。"TO"封裝的最大功率損耗限值為：

PowerPAK?SO-8L （5x6）： 5W

PowerPAK?8x8： 7W

TO-220/TO-220F： 10 W

TO-247： 20W

Super TO-247/Tmax： 25W

因此，由傳導(dǎo)損耗和開(kāi)關(guān)損耗構(gòu)成的最大封裝功率限值不應(yīng)超過(guò)上述水平。傳導(dǎo)損耗用公式I2*R來(lái)計(jì)算，其中考慮到了器件的RDS（on）以及其溫度系數(shù)。開(kāi)關(guān)損耗不僅需要考慮Qg、Qgd和Qgs，還需要考慮Qoss，Qoss是Coss的積分函數(shù)。

傳統(tǒng)的FOM，即RDS（on）（典型值）*Qg（典型值）并不考慮器件的Coss/Qoss，但這是一個(gè)非常重要的損耗，特別是在開(kāi)關(guān)損耗大于傳導(dǎo)損耗的輕負(fù)載情況下。開(kāi)關(guān)損耗的這一成分是在充電（當(dāng)器件斷電時(shí)）和放電（當(dāng)器件通電時(shí)）情況下產(chǎn)生的，必需在設(shè)計(jì)中加以考慮。Coss/Qoss越大，開(kāi)關(guān)損耗就越大。此外，Qoss損耗是固定的并且獨(dú)立于負(fù)載，這一點(diǎn)可從標(biāo)準(zhǔn)公式Poss = ?CV2 x Fsw中看出，其中Fsw是開(kāi)關(guān)頻率。

在通用輸入電源中，PFC MOSFET始終受到380 VDC至400 VDC的主體 （bulk） DC總線電壓的限制。因此，輸出開(kāi)關(guān)損耗有可能在總損耗中占相當(dāng)大的比例。高壓MOSFET （HVM）的Coss隨著所施加的VDS的不同而有相當(dāng)大的變化。為說(shuō)明輸出電容器的非線性，可以使用Poss = ?Coer x V2 x Fsw作為損耗計(jì)算公式。Coer是由產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)提供的有效電容，與MOSFET的集成Coss具有相同的存儲(chǔ)能量和相同的損耗。所以，新FOM現(xiàn)在為Rds（on）（典型值） * （Qswitch （典型值） + Qoss），其中Qswitch是Qgd和Qgs的組合。

例如，我們使用一個(gè)最大封裝功率損耗為8 W且對(duì)傳導(dǎo)損耗和開(kāi)關(guān)損耗的貢獻(xiàn)各為4 W的TO-220 / TO-220F器件。這樣Coss/Qoss損耗將占到總封裝損耗的約20%，或總開(kāi)關(guān)損耗的約40%，這是標(biāo)準(zhǔn)FOM公式?jīng)]有加以考慮的一個(gè)較大損耗。

由于有許多可用封裝選項(xiàng)，所以表1列出了針對(duì)不同封裝的最大功率額定值。

請(qǐng)注意，每種封裝都有一系列器件可供選用，所以有可能對(duì)廣泛的輸出功率推薦相同的封裝。為了實(shí)現(xiàn)SMT封裝（如PowerPAK?SO-8L （5x6） 和PowerPAK?8x8）的最大可能功率耗散，有必要將PCB溫度保持在最壞條件下的應(yīng)用要求值。建議最大額定值因此受到系統(tǒng)熱考慮事項(xiàng)而非封裝損耗的限制。

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