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升压变换器通常应用在彩色监视器中。为提高开关电源的效率，设计者必须选择低开关损耗的MOSFET。在升压变换器中，利用QFET新型MOSFET能够有效地减少系统损耗。
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<P> 摘要：升压<A href="http://www.cps800.com/news/2009-7/20097210859.html" target=_blank><STRONG>变换器</STRONG></A>通常应用在彩色监视器中。为提高开关电源的效率，设计者必须选择低开关损耗的MOSFET。在升压变换器中，利用QFET新型MOSFET能够有效地减少系统损耗。 </P> <P> <STRONG>1 引言</STRONG> </P> <P> 在开关电源设计中，效率是一个关键性的参数。输入和输出滤波电容器、变压器磁芯的几何图形与特性及开关器件等，都会影响系统的效率。为减小滤波电容和磁性元件的尺寸，开关电源的频率在不断提高。因此，功率器件的开关损耗在整个系统损耗中占有更大的比重。选用低开关损耗的MOSFET，是提高SMPS效率的重要环节。快捷（又名仙童）半导体新发明的QFET系列，是新一代功率MOSFET，用其可以获得低开关损耗。本文回顾了升压型变换器的基本工作原理，作为QFET的一个应用实例，介绍了FQP10N20型QFET在70W彩色监视器升压变换器<A href="http://www.cps800.com" target=_blank><STRONG>电源</STRONG></A>中作为开关使用的优点。 </P> <P> <STRONG>2 升压变换器工作原理</STRONG> </P> <P> 升压变换器是将一个DC输入电压变换成比输入电压高的并经过调整的DC输出电压的电源变换器，其基本电路如图1所示。当开关Q1导通时，输入DC电压Vi施加到电感器L的两端，二极管D因反偏而截止，L储存来自输入电源的能量。当开关Q1关断时，L中的储能使D正偏而导通，并将能量传输到输出电容C和负载R中。 </P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/20111011152907248.jpg" border=0></P> <P align=center>图1升压变换器基本电路 </P> <P> 图2为图1电路的相关波形。稳态时在一个开关周期内，电感器L储存的能量与释放的能量保持平衡，用伏秒积表示如下： </P> <P> ViDTs=(VO－Vi)(1－D)Ts（1） </P> <P> 式中Ts为开关周期，D为开关占空比。从式（1）可得： </P> <P> <IMG src="/uploadfile/newspic/20111011152927173.jpg" border=0></P> <P> 由于D<1， 故 VO>Vi。L两端的电压为：<IMG src="/uploadfile/newspic/20111011152937568.jpg" border=0> </P> <P> 当开关Q1开通时，根据公式(3)，电感电流的变化可用式(4)计算：<IMG src="/uploadfile/newspic/20111011152957602.jpg" border=0>{$page$}</P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/20111011153015136.jpg" border=0></P> <P align=center>图2 升压变换器相关波形 </P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/20111011153023955.jpg" border=0></P> <P align=center>图3 70W、80kHz彩色监视器用升压变换器电路 </P> <P> 电感电流平均值可表示为：<IMG src="/uploadfile/newspic/20111011153240991.jpg" border=0></P> <P> 整个开关周期中的平均电流等于输出电流，即IO=Iav。根据式(5)可得： </P> <P> <IMG src="/uploadfile/newspic/20111011153307770.jpg" border=0>在电感电流连续模式中，IO>()DTs。为保持较低的电感峰值电流和较小的输出纹波电压，按照惯例，推荐ΔiL=0.3io。于是式(4)可改写为：<IMG src="/uploadfile/newspic/20111011153337912.jpg" border=0></P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/20111011153145803.jpg" border=0></P> <P align=center>图4 通态电阻比较 {$page$}</P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/20111011153151976.jpg" border=0></P> <P align=center>图5 关断波形比较 </P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/20111011153157929.jpg" border=0></P> <P align=center>图6 关断损耗比较 </P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/20111011153204554.jpg" border=0></P> <P align=center>图7 栅极电压Vgs关断波形 </P> <P> 当Q1导通时，输出电容放电，峰耗，提高效率，主要途径是： </P> <P> （1）选用低开关损耗的MOSFET； </P> <P> （2）选用低等效串联电阻（ESR）的电容器C1和C5； </P> <P> （3）选用低等效电阻的电感线圈L1； </P> <P> （4）选用低导通电阻和低通态电压的二极管D1。 </P> <P> 关于L1和输出电容C5数值选择可根据式（7）和式（9）求出。输出电流IO=PO/VO=70W/120V≈0.6A，开关周期Ts=1/fs=1/80kHz=12.5μs，Vi=50V，设最大占空比Dmax=0.73，代入式（7）可得：</P> <P> <IMG src="/uploadfile/newspic/20111011153445912.jpg" border=0></P> <P> =2.5×10－3H=2.5mH </P> <P> 纹波电压Δvo=120V×1％=1.2V，VO=120V，DTs=9.1μs，设负载电阻R=200Ω，代入式（9）可得：</P> <P> <IMG src="/uploadfile/newspic/20111011153516404.jpg" border=0></P> <P> 考虑在输出负载瞬时变化时能安全运行，可选用500μF/200V低ESR的电容器。 </P> <P> 选用低损耗的MOSFET是提高升压变换器效率的关键一环。目前快捷公司推出的新一代MOSFET—QFET系列产品，则具有低损耗特征。<SPAN style="FONT-FAMILY: Webdings"><</SPAN></P>