MOSFET 高頻電源

MOSFET 高頻電源
MOSFET逆變電源的電路組成框圖。一般輸出功率小于20kW的電源，采用單相交流電源供電，大于20kW的采用三相交流電源供電。由于頻率的原因，一般高頻電源多采用MOSFET（頻率大于100kHz）。
MOSFET的特性及參數
MOSFET在結構上是在單面晶片上，制作成千上萬個小的晶體管以并聯的方式連接起來的，具有能承受相當高的電壓、較大電流，驅動功率小，以及開關速度快的性能。MOSFET的種類繁多，按導電溝道可分為P溝道和N溝道。器件有三個電極，分別為柵極G、源極S和漏極D。當柵極電壓為零時，源極和漏極之間就存在導電溝道的稱為耗盡型。對于N溝道器件，柵極電壓大于零時存在導電溝道；對于P溝道器件，柵極電壓小于零時才存在導電溝道。N溝道和P溝道器件都稱為增強型MOSFET，在MOSFET的應用中主要使用N溝道增強型。
1.MOSFET的轉移特性和輸出特性
當G-S之間加上正向電壓Uas，且大于某個電壓Ur時，管子開始導通，此電壓，稱為開啟電壓（或閥值電壓），Us超過U，越多，漏極電流In越大，1和VUas的關系曲線稱為MOSFET的轉移特性。漏極電流In與D-S間的電壓Uos的關系曲線稱為輸出特性。輸出特性分為三個工作區。I區為非飽和區，該區o隨Uos增加而近似線性增加；Ⅱ區為飽和區，當MOSFET工作在開關狀態時，即Uos=常數（>Ur），Io幾乎不隨Uos的增加而增加；Ⅲ區為截止區，該區Uos≤Ur，1o=0。
2.開關特性
MOSFET工作在直流或低頻時呈現出靜態特性，此時沒有考慮柵極、漏極和源極各極間的電容，即Cs、Ca）（又稱為反向傳輸電容，并以Cs表示）和Cs。當工作在高頻開關狀態時，由于極間電容所決定的器件輸入電容C和輸出電容C必須要加以考慮。
高頻開關狀態下的工作電路，開關波形可以看出，當輸入脈沖電壓u。陡升、陡降時，由于Ca。和Cs的充放電過程，致使ucs、In、Uos的變化存在一個上升和下降的過程。分別以開通時間tm和關斷時間tm加以衡量，其值小表明開關速度快，反之則慢。數值范圍約為數十至數百ns。圖中，Td稱為開通延遲時間，Tr為上升時間，T（of）為關斷延遲時間，Tf為下降時間。
MOSFET是場控型器件，直流或低頻工作狀態時，幾乎不需要輸入電流；但是在高頻開關工作狀態時，由于要對輸入電容C.。進行充放電，故需要一定的驅動功率，開關頻率越高，所需要的驅動功率越大。