【導讀】開關電源（Switch Mode Power Supply，簡稱SMPS），又稱交換式電源、開關變換器，是電源供應器的一種高頻化電能轉換裝置，也是一種以半導體功率器件為開關管，控制其關斷開啟時間比率，來保證穩定輸出直流電壓的電源。
開關電源（Switch Mode Power Supply，簡稱SMPS），又稱交換式電源、開關變換器，是電源供應器的一種高頻化電能轉換裝置，也是一種以半導體功率器件為開關管，控制其關斷開啟時間比率，來保證穩定輸出直流電壓的電源。在目前電子產品的飛速增長中，開關電源憑借其70%~90%的電源效率，廣泛應用于各種電器設備及電機等，得到了市場的一致好評。
一、開關電源分類
開關電源種類繁多，具體可按照以下分類：
按開關管的個數及銜接辦法，可分為單端式、推挽式、半橋式和全橋式等；
按激勵辦法，可分為自激式和他激式；
按調制辦法，可分為脈寬調制(PWM)辦法和脈頻調制(PFM)；
按能量傳遞辦法又可分為正激式和反激式。
無論何種方式，基本原理都是使用MOS管作為開關管控制，通過變壓器的電流頻率和占空比，來達到調制電壓目的。同時因為大部分開關電源都會將市電轉換為所需電壓，故作為開關管的MOS多為高壓MOS，其中以500V、600V、650V居多，甚至有些部分電路需要900V的開關MOS管。下圖為常見的正激和反激式開關電源電路。
二、開關電源的MOS管選型注意事項
為使開關電源穩定高效的工作，需選用合適的MOS管作為開關管，在開關電源的MOS管選型中，主要注意以下幾點：
1.在電源電路的應用中，VDSS(漏源電壓）是首先要考慮的參數。其應用中MOS的最大漏源電壓峰值不應大于器件規范中漏源擊穿電壓標稱值的90%，否則在應用中容易造成MOS的擊穿，如下圖所示反映在MOS管的datasheet中。
2.確定MOS管的額定電流，該額定電流應是電路中負載在所有情況下能會產生的最大電流。因而所選的MOS管必須確保能承受這個額定電流。datasheet電流分為連續模式電流ID和脈沖尖峰電流IDM。在連續導通ID模式下，MOS管處于穩態，此時電流連續通過器件。脈沖尖峰IDM是指有大量電涌(或尖峰電流)流過器件。另外注意，MOS管的電流跟溫度是負相關，隨著工作時溫度上升，MOS通過電流能力會降低，所以要根據實際應用環境溫度去選擇合適的MOS額定電流。MOS管電流和溫度關系如下圖：
3.MOS管另一個重要參數是RDS(ON)，即MOS管在導通時存在的內阻，它會導致使用過程中電能損耗，也稱之為導通損耗。MOS管RDS(ON)與施加的電壓VGS有關，在一定范圍內VGS越高RDS(ON)就會越小，但當VGS達到一定閥值時，VGS繼續升高并不會造成RDS(ON)太大變化，這稱之為MOS的完全開啟。設計電路時，要注意控制電路的IC電壓與MOS的開啟電壓是否匹配以及控制IC電壓能否使MOS管完全開啟。如果未完全導通會使得RDS(ON)變大，導致損耗增加和管體溫度上升等問題。另外，MOS管的RDS(ON)和溫度呈正相關，會隨著溫度上升RDS(ON)升高而使導通損耗變大。MOS管的RDS(ON)和溫度關系如下圖：
4.MOS管的開關性能：影響開關性能的參數有很多，但最重要的是柵極/漏極、柵極/源極及漏極/源極電容和反向恢復時間。在datasheet中，通常表現為Ciss(輸入電容)，Coss(輸出電容)：Crss(反向傳輸電容)和Trr。在MOS管工作時，每次開關都要對它們充電，這些電容會在器件中產生開關損耗，并且會導致MOS管的開關速度被降低，器件效率也下降，但這并不意味著越低的電容越好，較低的電容量雖然會提高開關速度，也容易導致電路中的尖峰電壓升高和EMI變大，所以在電路設計時，MOS的電容以及電荷的選擇往往都是各需求折中的結果；其次，Trr會直接影響開關損耗，逆變器電路或者諧振電路對此項參數的要求更加嚴格。
所以說電路設計是一個復雜的系統工程，需要電路設計工程師們對MOS管的特性、參數的匹配有著深刻的理解，在產品選型過程中，如果有任何技術問題，歡迎隨時聯系我司多位資深FAE工程師。
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（來源：瑞森半導體）
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