開關(guān)電源(5)元器件

開關(guān)電源元器件的選用(xuǎnyòng)1.開關(guān)晶體管開關(guān)電源中的功率開關(guān)晶體管是影響電源可靠性的關(guān)鍵元件。開關(guān)電源所出現(xiàn)的故障中約60%是功率開關(guān)晶體管損壞引起的。主電路中用作開關(guān)的功率管有雙極型晶體管和MOSFET兩種。1.1功率開關(guān)MOSFETMOSFET分P溝道耗盡型、P溝道增強(qiáng)型、N溝道耗盡型和N溝道增強(qiáng)型4種類型。增強(qiáng)型MOSFET具有(jùyǒu)應(yīng)用方便的“常閉”特性（即驅(qū)動(dòng)信號(hào)為零時(shí)，輸出電流等于零）。在開關(guān)電源中，用作開關(guān)功率管的MOSFET幾乎全都是N溝道增強(qiáng)型器件。精品資料MOSFET的主要特點(diǎn)：

MOSFET是一種依靠多數(shù)載流子工作的典型場(chǎng)控制器件。它適應(yīng)于100~200MHz的高頻場(chǎng)合。

MOSFET具有負(fù)的電流溫度系數(shù)，可以避免熱不穩(wěn)定性和二次擊穿，適合在大功率(gōnglǜ)和大電流條件下應(yīng)用。

在驅(qū)動(dòng)模式上，屬于電壓控制型器件，驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)功率(gōnglǜ)很小。

MOSFET中大多數(shù)集成有阻尼二極管，而雙極型功率(gōnglǜ)晶體管中大多沒有內(nèi)裝阻尼二極管。

MOSFET對(duì)系統(tǒng)的可靠性與安全性的影響并不象雙極型功率(gōnglǜ)晶體管那樣重要。

精品資料MOSFET的主要缺點(diǎn)：

導(dǎo)通電阻(RDS(on))較大，而且(érqiě)具有正溫度系數(shù)，用在大電流開關(guān)狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)通損耗較大，開啟門限電壓VGS(th)較高（一般為2~4V），要求驅(qū)動(dòng)變壓器繞組的匝數(shù)比采用雙極型晶體管多1倍以上。精品資料MOSFET的驅(qū)動(dòng)(qūdònɡ)電路

圖中，Ns為脈沖變壓器次級(jí)驅(qū)動(dòng)繞組，R是MOSFET的珊極限流電阻。齊納二極管DW1、DW2反向串接在一起(yīqǐ)，防止驅(qū)動(dòng)電壓過高而使VT擊穿。R的阻值一般為60~200Ω。精品資料1.2絕緣珊雙極型晶體管

絕緣珊雙極型晶體管(IGBT)是一種大電流密度、高電壓激勵(lì)的場(chǎng)控制器件，是高壓、高速新型(xīnxíng)大功率器件。它的耐壓能力為600~1800V，電流容量為100~400A，關(guān)斷時(shí)間低至0.2μs，在開關(guān)電源中作功率開關(guān)用，具有MOSFET與之補(bǔ)課比擬的優(yōu)點(diǎn)。

精品資料IGBT的主要特點(diǎn)：

(1)電流密度大，是MOSFET的10倍以上。

(2)輸入阻抗高，柵極驅(qū)動(dòng)功率小，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單。

(3)低導(dǎo)通電阻，IGBT的導(dǎo)通電阻只有MOSFET的10%。

(4)擊穿電壓高，安全(ānquán)工作區(qū)大，在受到較大瞬態(tài)功率沖擊時(shí)不會(huì)損壞。

(5)開關(guān)速度快，關(guān)斷時(shí)間短。耐壓為1kV的IGBT的關(guān)斷時(shí)間為1.2μs，600V級(jí)的產(chǎn)品的關(guān)斷時(shí)間僅為0.2μs。精品資料精品資料常見開關(guān)功率管加速(jiāsù)電路為了改善晶體管的開關(guān)特性，減小晶體管的損耗，對(duì)晶體管基極驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)常采用一些(yīxiē)加速電路：精品資料晶體管的開關(guān)時(shí)間與它的損耗(sǔnhào)晶體管的開關(guān)作用與晶體管的放大作用是不同的。放大只是對(duì)電流或電壓的作用，在共發(fā)電路中輸出波形與輸入波形之間有180°的相位差；而對(duì)于晶體管的開關(guān)作用，雖然輸出與輸入波形之間有180°的相位差，但它的波形不是一個(gè)正弦波或三角波，而是一個(gè)拖延了的矩形波。為表述它的波形特征，引入4個(gè)時(shí)間參數(shù)(cānshù)：延遲時(shí)間td上升時(shí)間tr儲(chǔ)存時(shí)間ts下降時(shí)間tf精品資料精品資料晶體管開關(guān)(kāiguān)波形精品資料根據(jù)實(shí)際，晶體管有兩個(gè)時(shí)間參數(shù)，即開啟時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間。

開啟時(shí)間為：ton=td+tr

關(guān)斷時(shí)間為：toff=ts+tf

晶體管作開關(guān)應(yīng)用時(shí)，在每一個(gè)周期內(nèi)，晶體管工作(gōngzuò)在3個(gè)不同區(qū)域，即放大區(qū)、飽和區(qū)和截止區(qū)。

晶體管的功率損耗也由3部分構(gòu)成：通態(tài)損耗、斷態(tài)損耗和開關(guān)損耗。精品資料軟磁鐵氧體磁芯軟磁鐵氧體材料常用在高頻變壓器、電感整流器、脈沖變壓器等電路中，在開關(guān)電源中是一種非常重要(zhòngyào)的元件。軟磁鐵氧體材料主要有：錳鋅軟磁鐵氧體、鎳鋅軟磁鐵氧體。特點(diǎn)：在高頻下具有高磁導(dǎo)率、高電阻率、低損耗。新型磁性材料：超微晶合金、鈷基非晶態(tài)、坡莫合金等精品資料磁性材料的基本(jīběn)特性磁場(chǎng)強(qiáng)度（H）與磁感應(yīng)強(qiáng)度（B）居里溫度Tc初始(chūshǐ)磁導(dǎo)率μi剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br矯頑力Hc精品資料磁芯的結(jié)構(gòu)(jiégòu)與選用鐵氧體磁芯的結(jié)構(gòu)形狀：POT是罐形磁芯，PM是R形磁芯，EC磁芯是在開關(guān)電源上常用(chánɡyònɡ)的一種磁芯，EE磁芯是一種常用(chánɡyònɡ)磁芯。精品資料精品資料精品資料光電耦合器光電耦合器（OpticalCoupler,OC）也叫光電隔離器（OpticalIsolation,OI），簡(jiǎn)稱(jiǎnchēng)光耦。精品資料二極管

從結(jié)構(gòu)上來分，有點(diǎn)(yǒudiǎn)接觸型和面接觸型二極管。

按功能來分，有快速恢復(fù)及超快速恢復(fù)二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管及開關(guān)二極管等。

開關(guān)二極管在開關(guān)電源的過壓保護(hù)、反饋控制系統(tǒng)經(jīng)常用到。主要是硅二極管，如1N4148、1N4448等。

穩(wěn)壓二極管又叫齊納二極管（ZenerDiod）

快速恢復(fù)二極管（FastRecoveryDiod）和超快速恢復(fù)二極管（SuperfastRecoveryDiod，SRD）這兩種二極管具有開關(guān)特性好