上篇文章介绍了一种使用MOSFET替代继电器设计的浪涌电流抑制电路,MOSFET从关断到开通过程中经历了较长时间的线性工作区,此时MOSFET的功耗巨大易损毁,选择器件时需要尤为注意。本篇将介绍此电路中MOSFET以及其他关键器件选型时的注意事项。
一.MOSFET M1的选择
1.耐压选择
在电源输入端一般会放压敏电阻,规格视输入电压而定,以最大输入电压为264Vac为例,通常选择275Vac或300Vac的压敏,查询TDK 300vac压敏电阻B72214S0301K101规格书,其钳位电压V-clamp为775V:
考虑到EMS测试(surge/EFT),整流桥后残留电压最大值将达到V-clamp,Cbulk与MOSFET可以视为串联,同时Cbulk上电压不能突变,钳位后的电压将加在MOSFET两端,因此MOSFET耐压应选择大于V-clamp.
2.电流选择
流经MOSFET的最大电流取决于R2的阻值,因此选择MOSFET时的电流要求:
Ids>Imax=Vbe/R2
3.功率选择
从上图可知,在T1-T2时间段,MOSFET电压线性下降,电流线性上升,两者同时存在,下面将计算这一阶段MOSFET的有效功率:
以上为详细计算,其实还有更简单的算法:
MOSFET是否会烧坏是与其结温相关的,以上计算出此阶段的有效功率后与MOSFET的规格书相比较,需要关注的参数是Zth-jc,以ST MOSFET器件 STB18NM80为例:
在曲线中找到t2对应的时长,然后对应single pulse曲线找到对应的k值或Zth-jc值,将允许的耗散功率和计算的发热功率相比较,Prms需要小于Ptot才行。
二.Rinrush的选择
1.阻值选择
Rinrush的阻值决定了T0时刻输入电流的大小,此时Iinrush≈Vin/Rinrush,应根据该限值的大小来选择合适的阻值。
2.耐压选择
电阻两端的最大电压为V-clamp,选定电阻的耐压值应大于此值,可选择多颗串联。
3.功率选择
通过计算发热量来计算Rinrush在T0-T2阶段的有效功率。
在T0-T1阶段,在输入源通过Rinrush为电容充电,电容电压呈非线性上升,上升到Vbe*Rinrush/R2时到达T1时刻这一阶段才结束。
在T1-T2阶段Rinrush上电流呈线性下降,计算此阶段发热量:
综上可以计算在T0-T2阶段内电阻的总发热量及有效值功率:
将以上计算的Winrush值同电阻的规格书相比较,Winrush应当小于瞬态过载的发热量规格书中会描述该电阻瞬态过载能力,例如Vishay AC05000003009JAC00电阻:
三.采样电阻R2的选择
1.阻值选择
R2取值受制于两方面,1.开机时Iinrush流经R2产生的压差能够使Q1导通,2.电路正常工作时输入电流流经R2产生的压差不要使Q1导通,因此这里取值时需要折中考虑。
2.功率选择
下面将计算R2在T0-T2阶段的发热量:
接下来的选型就和Rinrush一样,不再赘述了。