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电源设计的一点感悟

晰数塔互联网快讯
2025-08-07 08:34

本文来自微信公众号：电子工程世界（ID：EEworldbbs），作者：Scaler-y

电源防反接保护

这里我曾近最开始接触时候也是琢磨了很久，觉得很难懂，这里好好剖析一下。其实主要两个关键点。

1.mos管导通后是可以正向反向双向流电流；

2.MOS中的体二极管是可以续流的。这和纯IGBT单管不同。

首先必须知道一点，Nmos和P mos不同，做电源反接保护一般用的P mos，如何区分呢，看栅极箭头，指向栅极的是N MOS，从栅极指出的是P MOS。下面这个是用P MOS的防反接保护电路。

当电源正接时，由于体二极管导通并有压降，导致VGs有压差，P MOS导通，电流从P MOS的漏极流向源极。而当反接时候，体二极管截止，Vgs不存在压差，截止，导致电流无法回到负极，不导通。

mos管的导通

功率驱动电路的设计是电源电路设计关键电路，而应用最多的就是MOS管，影响MOS管最为多的无非就是MOS管的输入电容，而Cgd又被称为是弥勒电容。这也是为何作为电压型驱动的开关元器件却需要有栅极驱动电阻的原因，有电阻才会形成电流。

当GS的电压上升至MOS管的阈值电压后，IGBT导通，Ids侧有电流开始流动，同时Vds电压下降（因为开始导通，内阻变小），而Vds继续下降的这个过程中，Vgs电压略微下降至一定值并几乎保持不变，维持在一定的电压平台，也就是米勒平台。实际上这个平台时候正是给Cgd电容充电。在这期间，Vds电压完全降至0V，随后Vgs电压继续上升驱动芯片的输出电压值。

所以降低米勒效应的方法总结起来就两点：降低Cgd和提高阈值电压。

但从驱动电路设计来说，可以有以下方法：

1.采用负压驱动；

2.开通与关断用不同的电阻回路，采用较小的Goff电阻；

3.采用带有米勒钳位功能的驱动芯片。

米勒钳位可以让MOS断开时，输入电容的回路直接通过钳位电路回到负极，从而极大程度降低关断瞬间中栅极电压大于阈值电压的可能性，从而降低寄生导通的概率。

开关电源

最基本的构型就是BUCK和boost电路。

开关电源的工作原理可以用上图进行说明。图中输入的直流不稳定电压Ui经开关S加至输出端，S为受控开关，是一个受开关脉冲控制的开关调整管，若使开关S按要求改变导通或断开时间，就能把输入的直流电压Ui变成矩形脉冲电压。这个脉冲电压经滤波电路进行平滑滤波后就可得到稳定的直流输出电压Uo。

后面发展有很多不同的电源拓扑结构。还有很多反激电源设计、半桥驱动，全桥驱动等都可以依靠当前的半导体公司开发的软件方便设计。比如英飞凌的dc/dc设计工具，东芝、MPS等。

输出电源的稳定性

这直接考研设计的水准。最为核心的是注意数字地和模拟地的设计。最为常用的是单点接地，最后数字地与模拟地用磁珠或者零欧姆电阻相连。旁路电容尽量靠近芯片端口，尽可能的减小FB环路，输出侧加电容等。