基于虚拟仪器的功率三极管热阻测试系统

　　1.引言

　　开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定 输出电压的一种电源。从上世纪90年代以来开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，计 算机、程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源。 随着电源技术的发展，低电压，大电流的开关电源因其技术含量高，应用广，越来越受到人 们重视。在开关电源中，正激式和反激式有电路拓扑结构简单，输入输出电气隔离等优点， 广泛应用于中小功率电源变换场合。与正、反激式相比，推挽式变换器变压器利用率高，输 出功率较大，而且由于使用MOS管,基本不存在励磁不平衡的现象。因此，一般认为推挽式变 换器适用于低压，大电流，功率较大的场合。

　　2.基本推挽变换技术

　　推挽式直直变换器的电路结构如图1(a)所示,波形如图1(b)所示。推挽式逆变器将直 流电压变换为交流方波加在高频变压器的原边，在隔离变压器的副边只有一个二极管压降。 当开关管 S1 导通时，二极管 D1 承受正压而导通，而 D2 由于反向偏置而截止;因此，

　　3 电路的设计

　　3.1 主电路的设计

　　开关电源的主电路拓扑结构如图2所示，详细参数如下：输入电压为12(1±10%)V，输 出电压为24V，输出电流为12A，工作频率为33kHz。主电路采用的是推挽型电路，主开关管 用的是IRFP064N,在主电路上输入端有两个1000uF/50V并联的输入滤波电容,在输入的电路 的正级接有一个2.2uH的输入滤波电感(电感取值与输出滤波电感一样)。电路中变压器的 设计跟一般变换器所用变压器设计类似，只需注意绕线方式和铜线选择，由于本变换器的电 流过大，故采用多股细线并绕的方式。

　　在输出端用的是同步整流技术，在低电压大电流功率变换器中，若采用传统的普通二 极管或肖特基二极管整流由于其正向导通压降大(低压硅二极管正向压降约0.7V，肖特基二 极管正向压降约0.45V，新型低电压肖特基二极管可达0.32V)，整流损耗成为变换器的主要 损耗，无法满足低电压大电流开关电源高效率，小体积的需要。MOSFET导通时的伏安特性为 一线性电阻，称为通态电阻DS R ，低压MOSFET新器件的通态电阻很小，如：

　　IRF2807(75V,82A)、IRL2910(100V,55A)通态电阻分别为0.013Ω、0.O26Ω，它们在通过20A 电流时，通态压降不到0.2V。另外，功率MOSFET开关时间短，输入阻抗高，这些特点使得MOSFET 成为低电压大电流功率变换器首选整流器件。MOSFET的栅-源问的硅氧化层耐压有限，一旦 被击穿则永久损坏，所以实际上栅-源电压最大值在50-75V之间，如电压超过75V，应该在栅 极上接稳压管.并从成本综合考虑，选用IRF2807。需要特别指出的是图中MOS管做为整流 管的接法,有，有些读者可能会认为接法有误，这是由于普通的参考用书没有描述电力MOSFET的正栅压反向输出特性。实际上，电力MOSFET除需要介绍非饱和区、饱和区和截 止区外，还应考虑反向电阻区，反向电阻区与正向电阻区有相类似的沟道特性。这是由于变 压器二次侧电压为交变方波，整流管要承受反压但电力MOSFET是逆导器件，若工作在正向 电阻区将无法整流。