MOS管在电机控制开关电源中的解决方案

VBsemi

开关电源

      在科技日新月异的时代里，人们对电子产品的需求量飞速膨胀，而电源是电子设备的心脏，所以日益增长的市场需求量极大地推动了电源管理产品的发展进程。在电源管理类产品中，开关电源（Switching power supply）凭借其70%~90%的电源效率，得到了市场的广泛关注，被市场证明了其具有高效性和节能性。开关电源是一种以半导体功率器件为开关，控制功率管关断开启时间的比率来保证稳定输出直流电压的电源。在电机控制电路系统中，除了核心主控制电路外，最重要的就是开关电源电路了。

      2017年，Li Guo Hong和Chen Hua Yu设计了一种适用于电机控制、带有IGBT设计驱动的开关电源，将直流低压供电电路和IGBT栅极驱动电路相结合，各电源相互隔离，输出能力为5V/1A、15V/0.4A、±12V/0.5A、3路25V/0.1A、25V/0.3A。

      在电路设计中，由于变压器的电气间隙、体积及绕组数量的条件限制，系统采用一级电源电路+二级电源电路的设计方式——虽然变压器整体数量有所上升，但是也提高了整个系统的可靠性，同时伴随着电路输出稳定性和电器隔离安全性的增加。

整体电路主要参数及主要的电路图

输入电压AC 220V市电

整流桥GBP206，600V/2A

整流滤波电容KMH，450V/100μF

栅极驱动隔离光耦芯片TLP250

一级电源电路——反激式转换器

UC2844:电流型PWM控制芯片

振荡频率：93kHz

最大开关电流≤2A

MOS管：900V，9A

二级电源电路——推挽式转换器

SG3525:电压型PWM控制芯片

振荡频率：86kHz

MOS管：200V，9A

高频变压器：EE33型磁芯

一次绕组：N=75匝，线径d=0.45mm

二次绕组：1.输出15V：N=10匝，d=1.22mm

2.输出35V：N=22匝，d=0.81mm

3.输出±12V：N=8匝，d=1.36mm

4.输出5V：N=3匝，d=1.98mm

5.反馈绕组输出16V：N=10匝，d=1.27mm

    气隙长度：δ=0.074cm

【一级电源电路的初级侧电路图】

       一级电源电路采用反激式结构，可以实现多路隔离输出。高性能固定频率的电流型PWM控制芯片UC2844，通过2个150kΩ的启动电阻接入高压直流电源，和电容C61组成启动时的供电电路。反激式开关电源中所选用的MOSFET需要能承受的最大电压需要是电路中最大电压的1.2~1.4倍，所以，这里可以选用VBsemi微碧半导体的NMOS管VBPB19R09S，击穿电压为Vds=900V，耐流为Id=9A。

可选择的VBsemi微碧场效应管型号：

①VBPB19R09S

②VBE19R09S

③VBL19R09S

④VBM19R09S

【适用的VBsemi微碧半导体MOS管参数】

【二级电源电路图（次级输出的其中一路）】

      二级电源电路采用推挽式结构，使用的电压型PWM控制芯片具有两路互补输出，通过对地接了一块1μF的电容来实现软启动过程。 推挽式开关电源的场效应管留出裕量后，击穿电压应该比电路最大电压大30%~50%，所以可以选用VBsemi微碧半导体的NMOS管VBM1203M，击穿电压为Vds=200V,耐流为Id=10A。

可选择的VBsemi微碧场效应管型号：

①IRF630P

②IRF630MFP

③VBM1203M

④VBMB1203M

⑤VBZM630

【适用的VBsemi微碧半导体MOS管参数】

【栅极驱动隔离及正负偏置电压电路（共6路）】

微碧半导体MOS管封装及应用

      微碧半导体企业主要产品的封装有：SOP-8 、TO-220（F）、TO-263、TO-247、TO-252、TO-251、SOT-23、SOT-223、SOT-89、QFN、AO3400、IRF540、IRF540N等系列封装产线。

【微碧部分MOS管产品封装】

      广泛应用于3C数码、安防设备、测量仪器、广电教育、家用电器、军工/航天、可穿戴设备、汽车电子、网络通信、物联网IoT、新能源、医疗电子、照明电子、智能家居、电脑主板显卡、MID\UMPC 、GPS、蓝牙耳机、PDVD、车载DVD、汽车音箱、液晶显示器、移动电源、手机电池（锂电池保护板）、LED电源等产品。微碧半导体有限公司以饱满的激情，拼搏务实的干劲，不断创新进取，致力于为客户群体打造出一座高效、便捷、直通、优质的服务桥梁。

参考文献

[1]李国洪,陈华玉,李文兵.适用于电机控制的开关电源设计[J].天津理工大学学报,2017,33(06):37-40.

[2]王开宇,谢军,程春雨,孙鹏,齐献伟.多路输出开关稳压电源的设计[J].信息化研究,2016,42(02):70-73+78.

[3]齐献伟. 多输出开关稳压电源的设计与制作[D].大连理工大学,2015.

[4]管晓磊,刘富利,迟爽,韦健.基于UC3844的反激式开关电源控制环路设计实例[J].通信电源技术,2010,27(05):53-54+58.