MOSFET 高频电源

MOSFET 高频电源
MOSFET逆变电源的电路组成框图。一般输出功率小于20kW的电源，采用单相交流电源供电，大于20kW的采用三相交流电源供电。由于频率的原因，一般高频电源多采用MOSFET（频率大于100kHz）。
MOSFET的特性及参数
MOSFET在结构上是在单面晶片上，制作成千上万个小的晶体管以并联的方式连接起来的，具有能承受相当高的电压、较大电流，驱动功率小，以及开关速度快的性能。MOSFET的种类繁多，按导电沟道可分为P沟道和N沟道。器件有三个电极，分别为栅极G、源极S和漏极D。当栅极电压为零时，源极和漏极之间就存在导电沟道的称为耗尽型。对于N沟道器件，栅极电压大于零时存在导电沟道；对于P沟道器件，栅极电压小于零时才存在导电沟道。N沟道和P沟道器件都称为增强型MOSFET，在MOSFET的应用中主要使用N沟道增强型。
1.MOSFET的转移特性和输出特性
当G-S之间加上正向电压Uas，且大于某个电压Ur时，管子开始导通，此电压，称为开启电压（或阀值电压），Us超过U，越多，漏极电流In越大，1和VUas的关系曲线称为MOSFET的转移特性。漏极电流In与D-S间的电压Uos的关系曲线称为输出特性。输出特性分为三个工作区。I区为非饱和区，该区o随Uos增加而近似线性增加；Ⅱ区为饱和区，当MOSFET工作在开关状态时，即Uos=常数（>Ur），Io几乎不随Uos的增加而增加；Ⅲ区为截止区，该区Uos≤Ur，1o=0。
2.开关特性
MOSFET工作在直流或低频时呈现出静态特性，此时没有考虑栅极、漏极和源极各极间的电容，即Cs、Ca）（又称为反向传输电容，并以Cs表示）和Cs。当工作在高频开关状态时，由于极间电容所决定的器件输入电容C和输出电容C必须要加以考虑。
高频开关状态下的工作电路，开关波形可以看出，当输入脉冲电压u。陡升、陡降时，由于Ca。和Cs的充放电过程，致使ucs、In、Uos的变化存在一个上升和下降的过程。分别以开通时间tm和关断时间tm加以衡量，其值小表明开关速度快，反之则慢。数值范围约为数十至数百ns。图中，Td称为开通延迟时间，Tr为上升时间，T（of）为关断延迟时间，Tf为下降时间。
MOSFET是场控型器件，直流或低频工作状态时，几乎不需要输入电流；但是在高频开关工作状态时，由于要对输入电容C.。进行充放电，故需要一定的驱动功率，开关频率越高，所需要的驱动功率越大。