?功率因數校正mos管,PFC電路mos管選型-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2025-02-08
MOS管在PFC電路中通常作為開關元件使用，通過快速開關控制電感的充放電過程，從而實現對輸入電流波形的精確控制。其工作原理基于其快速開關特性和對柵極電壓的控制能力，能夠實現對電流波形的精確調節。
功率因數校正MOS管的作用是提高電源的功率因數，減少電網污染，并提高電能質量。在PFC電路中，MOS管通過控制輸入電流波形，使其與輸入電壓波形同步，從而最大化地從電源汲取實際功率，減少諧波失真。
提高功率因數：MOS管在PFC電路中通過控制輸入電流波形，使其與輸入電壓波形同步，從而提高電源的功率因數。這有助于減少電網的諧波污染，提高電能質量。
減少諧波失真：通過精確控制電流波形，MOS管能夠顯著降低諧波失真，使輸入電流更加接近正弦波，從而提高電能質量。
提高效率：通過優化電流波形，MOS管能夠最大化地從電源汲取實際功率，提高電源的整體效率。
在PFC電路中，MOSFET損耗約占總損耗的20%左右。通過選擇正確的器件，PFC效率能夠得到大幅提升。為PFC電路選擇合適MOSFET器件的一種方法是使用針對特定應用的品質因數 （FOM），來最小化器件的總損耗。雖然FOM包括針對傳導損耗的導通電阻值（RDS（on）） 和針對開關損耗的柵極電荷值 （Qg），但其并非二者的簡單積。為了說明開關損耗，使用了該器件的Qgs和Qgd的一部分以及其輸出電容值 （Coss）。
標準AC/DC電源的四個級是：
輸入
PFC前端
轉換器
次級
為滿足80 Plus"金級"效率標準的要求，所有級的合并損耗是額定輸出功率的約12%。單純PFC MOSFET損耗應限制到總輸出功率的約2%或封裝功率限值，（以二者中的較低者為準）。"TO"封裝的最大功率損耗限值為：
PowerPAK?SO-8L （5x6）： 5W
PowerPAK?8x8： 7W
TO-220/TO-220F： 10 W
TO-247： 20W
Super TO-247/Tmax： 25W
因此，由傳導損耗和開關損耗構成的最大封裝功率限值不應超過上述水平。傳導損耗用公式I2*R來計算，其中考慮到了器件的RDS（on）以及其溫度系數。開關損耗不僅需要考慮Qg、Qgd和Qgs，還需要考慮Qoss，Qoss是Coss的積分函數。
傳統的FOM，即RDS（on）（典型值）*Qg（典型值）并不考慮器件的Coss/Qoss，但這是一個非常重要的損耗，特別是在開關損耗大于傳導損耗的輕負載情況下。開關損耗的這一成分是在充電（當器件斷電時）和放電（當器件通電時）情況下產生的，必需在設計中加以考慮。Coss/Qoss越大，開關損耗就越大。此外，Qoss損耗是固定的并且獨立于負載，這一點可從標準公式Poss = ?CV2 x Fsw中看出，其中Fsw是開關頻率。
在通用輸入電源中，PFC MOSFET始終受到380 VDC至400 VDC的主體 （bulk） DC總線電壓的限制。因此，輸出開關損耗有可能在總損耗中占相當大的比例。高壓MOSFET （HVM）的Coss隨著所施加的VDS的不同而有相當大的變化。為說明輸出電容器的非線性，可以使用Poss = ?Coer x V2 x Fsw作為損耗計算公式。Coer是由產品說明書提供的有效電容，與MOSFET的集成Coss具有相同的存儲能量和相同的損耗。所以，新FOM現在為Rds（on）（典型值） * （Qswitch （典型值） + Qoss），其中Qswitch是Qgd和Qgs的組合。
例如，我們使用一個最大封裝功率損耗為8 W且對傳導損耗和開關損耗的貢獻各為4 W的TO-220 / TO-220F器件。這樣Coss/Qoss損耗將占到總封裝損耗的約20%，或總開關損耗的約40%，這是標準FOM公式沒有加以考慮的一個較大損耗。
由于有許多可用封裝選項，所以表1列出了針對不同封裝的最大功率額定值。
請注意，每種封裝都有一系列器件可供選用，所以有可能對廣泛的輸出功率推薦相同的封裝。為了實現SMT封裝（如PowerPAK?SO-8L （5x6） 和PowerPAK?8x8）的最大可能功率耗散，有必要將PCB溫度保持在最壞條件下的應用要求值。建議最大額定值因此受到系統熱考慮事項而非封裝損耗的限制。
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