高压MOS/低压MOS在单相离线式不间断电源上的应用-REASUNOS瑞森半导体

本文介绍了单相离线式不间断电源的运作机制,包括市电供电时的电池充电和故障时的逆变供电。重点讲解了产品应用、工作原理以及推荐使用的瑞森半导体MOS元件型号。

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一、前言 

单相离线式不间断电源只是备援性质的UPS,市电直接供电给用电设备再为电池充电,一旦市电供电品质不稳或停电时,市电的回路会自动切断,电池的直流电会被转换成交流电接手供电的任务,直到市电恢复正常。UPS只有在市电停电了才会介入供电,不过从直流电转换的交流电是方波,只限于供电给电容型负载,如电脑和监视器等。

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二、产品应用及工作原理 

单相离线式不间断电源又称为备用不间断电源,主要应用单台计算机系统的断电保护。

单相离线式不间断电源的工作原理是:

1、市电正常时则市电经稳压后直接输出负载,同时经整流器将交流电转化为直流电给电池充电,此时逆变器不工作。

2、当市电故障时,由电池提供电力,经逆变器输出负载。

3、结构简单、价格便宜、体积小、噪声低、效率高。

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三、典型应用拓扑图 

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四、典型应用线路及选型 

如上图所示AC-DC部分是用反激架构可推荐使用瑞森半导体650V系列的高压MOS,选型如下:

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DC-DC/step up部分是用推挽架构可推荐使用瑞森半导体SGT系列的低压MOS,选型如下:

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DC-AC部分是逆变线路是将电池直流电转换成交流电以供计算机使用,可推荐使用瑞森半导体500V系列的高压MOS,选型如下:

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### 超结MOS技术原理 超结MOS是一种先进的功率半导体器件,采用了多层外延工艺技术制造。这种结构显著优化了传统MOSFET的性能参数,在保持较低导通电阻的同时减少了寄生电容的影响[^3]。具体来说,超结MOS的核心在于其独特的PN交替排列设计,这使得器件能够在较高的击穿电压下维持更低的导通电阻。 #### 技术优势 - **低导通电阻**:由于特殊的PN结构设计,超结MOS能够实现比常规MOSFET更低的导通电阻,从而减少传导过程中的能量损失。 - **高频工作能力**:得益于较小的寄生电容(尤其是输出电容和米勒电容),超结MOS适合应用于高频场景中,能有效降低开关损耗并提升整体效率。 - **热管理优异**:相比其他类型的功率器件,超结MOS具有更好的散热表现,因此可以在更高温度环境下稳定运行。 ### 应用领域 超结MOS广泛用于各种电力电子设备之中,尤其是在需要高效转换与快速响应的应用场合表现出色。例如: 1. **微型逆变器** 微型逆变器是分布光伏发电系统的重要组成部分之一。在此类应用中,半导体制造的超结MOS因其卓越的EMI特性而备受青睐,有助于简化电磁兼容性测试流程,并提高系统的可靠性和安全性。 2. **开关电源(Switching Power Supply, SMPS)** 在现代SMPS设计里,工程师们倾向于选用超结MOS作为核心元件来构建高效的DC-DC变换器或者AC-DC适配器解决方案。这些产品不仅体积小巧而且具备出色的动态负载调整能力和瞬态恢复速度[^2]。 3. **电机驱动控制器(Motor Drive Controller)** 对于无刷直流电动机(BLDC Motor)以及其他复杂运动控制系统而言,利用高性能的超结MOS可以精确控制转矩波形形状进而改善整机性能指标如噪声水平、振动幅度以及能耗情况等方面均有所改进。 ```python # 示例代码展示如何计算理想条件下的功耗 def calculate_power_loss(rds_on, current): return rds_on * (current ** 2) rds_on = 0.015 # 单位欧姆 current = 10 # 安培 power_loss = calculate_power_loss(rds_on, current) print(f"Ideal power loss is {power_loss}W") ```
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