最新AC-DC开关电源IGBT应用原理与主电路图
AC-DC-DC电源设计(电力电子课设)
_______________________________________________________________________________目录1 开关电源 (2)1.1开关电源的概念 (2)1.1.1 PWM技术简介 (2)1.1.2 降压型DC-DC开关电源原理简介 (3)1.2 开关电源的发展简介 (5)1.3 开关电源的发展展望 (6)2 主电路图设计 (7)2.1 三相整流部分 (8)2.2 直流斩波电路部分 (9)2.2.1 参数计算 (10)2.2.2 斩波仿真电路 (10)2.3 主电路仿真 (11)3 控制电路部分 (12)3.1 设计思想 (12)3.2 设计电路图 (13)4 最终设计方案 (15)总结 (17)参考文献 (18)附录 (19)_______________________________________________________________________________ AC-DC-DC电源(120V，500W)设计1 开关电源1.1开关电源的概念开关电源(Switch Mode Power Supply，SMPS)是以功率半导体器件为开关元件，利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。
开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。
线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一点称为成本反转点。
开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。
另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。
开关电源中应用的电力电子器件主要为二极管、IGBT和MOSFET。
一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。
开关电源电路主要由整流滤波电路、DC-DC控制器（内含变压器）、开关占空比控制器以及取样比较电路等模块组成。
开关电源电路组成及各部分原理详解
开关电源电路组成及各部分原理详解开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。
辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。
开关电源的电路组成方框图如下：一、开关电源输入电路及原理1、AC 输入整流滤波电路原理：①防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1 组成的电路进行保护。
当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3 会烧毁保护后级电路。
②输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。
当电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。
因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。
③整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。
若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。
2、DC 输入滤波电路原理：①输入滤波电路：C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。
C3、C4 为安规电容，L2、L3为差模电感。
②R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。
在起机的瞬间，由于C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。
当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。
如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。
电站igbt原理动画演示
电站igbt原理动画演示随着能源需求的增长和环境意识的提高，电站作为重要的能源供应系统，扮演着至关重要的角色。
在电站中，IGBT（绝缘栅双极型晶体管）是一种关键的功率开关设备，它在电站的运行中起着重要的作用。
本文将通过动画演示的方式，解释电站IGBT原理，帮助读者更好地理解其工作机制。
1. IGBT简介IGBT是一种功率半导体器件，它结合了MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）和双极型晶体管（BJT）的优点。
通过共享MOSFET的高输入阻抗和BJT的低导通压降，IGBT能够在高电压和高电流条件下实现低开关损耗和高效率。
因此，在电站中，IGBT被广泛应用于逆变器、充电器和直流输电系统等关键设备。
2. IGBT的工作原理IGBT由四个不同的区域组成：N型导电区（n+），P型底区（p-），N型栅极区（n-），以及P型互补区（p+）。
在无外部电压作用下，IGBT处于关闭状态。
当正向电压施加于集电极和发射极之间，电子从N+区注入，使P-区的空穴得到填充。
此时，N-栅极区产生高浓度的电子，形成导电通道，以减小绝缘栅极阻抗。
3. IGBT的开启为了将IGBT从关闭状态切换到导通状态，需要施加一个足够的正向电压。
当正向电压施加到集电极和发射极上时，电子开始注入P-区，从而创建一个电流通路。
同时，通过施加一定的栅极电压来激活栅极，进一步减小绝缘栅极阻抗，使电流更容易通过。
4. IGBT的关断当需要关闭IGBT时，需要将正向电压移除，并施加一个反向电压。
在这种情况下，集电极和发射极之间的注入电流停止，IGBT返回到关闭状态。
5. 电站IGBT应用示例在电站中，IGBT被广泛应用于逆变器和整流器中。
以逆变器为例，它将直流电源转换为交流电源，以满足电网需求。
IGBT作为逆变器的核心组件，能够有效地控制电流和电压的转换过程，实现高效、可靠的能源转换。
6. 动画演示为了更好地理解电站IGBT的工作原理，以下是一段动画演示：(动画演示开始)首先，我们看到一个闭合的电路，包括电源、IGBT、负载和控制电路。
IGBT电路工作演示稿解析
工作原理 电路分析
工作原理
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝 缘栅双极型晶体管，是由GTR(双极型三极管) 和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控 型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET 的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的 优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱 动电流较大;MOSFET驱动功率很小，开关速 度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综 合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱 和压降低。非常适合应用于直流电压为600V 及以上的变流系统如交流电机、变频器、开 关电源、照明电路、牵引传动等领域。
安全工作区
❖ 安全工作区SOA反映了一个晶体管同时能承受一定电压和电流的能力。 IGBT开通时为正向偏置，其安全工作区称为正向偏置安全工作区简称 FBSOA。 FBSOA于IGBT的导通时间密切关切相关。 FBSOA为矩形方 块。随着导通时间的增加，安全工作区逐渐减小，直流工作时安全工作 最小。这是因为导通时间越长，发热越严重；因而安全工作区越小。
输出 报警
驱动电路 1≦
过电流保护 R 短路保护 控制电源 控制信号 低压保护 检测信号
控制电源
输出 报警
驱动电路 1≦
过电流保护 短路保护 R
控制电源 控制信号 低压保护 检测信号
热敏元件 过热保护 检测温度信号
A B C
M
IPM优势
❖ IPM设有过流和短路保护、欠电压保护、当工作不 正常时，通过驱动电路封锁IGBT的栅极信号同时发 出警报信号；过热保护是通过设置在IPM基板上的 热敏器件检测IGBT芯片温度，当温度超过额定值时， 通过驱动电路栅极信号并报警。
GTR电路分析
IGBT的结构原理与特性图解
IGBT 的结构原理与特性图解摘要: 在IGBT 得到大力发展之前，功率场效应管MOSFET 被用于需要快速开关的中低压场合，晶闸管、GTO 被用于中高压领域。
MOSFET 虽然有开关速度快、输入阻抗高、热稳定性好、驱动电路简单的优点;但是，在200V 或更高电压的场...在IGBT 得到大力发展之前，功率场效应管MOSFET 被用于需要快速开关的中低压场合，晶闸管、GTO 被用于中高压领域。
MOSFET 虽然有开关速度快、输入阻抗高、热稳定性好、驱动电路简单的优点;但是，在200V 或更高电压的场合，MOSFET 的导通电阻随着击穿电压的增加会迅速增加，使得其功耗大幅增加，存在着不能得到高耐压、大容量元件等缺陷。
双极晶体管具有优异的低正向导通压降特性，虽然可以得到高耐压、大容量的元件，但是它要求的驱动电流大，控制电路非常复杂，而且交换速度不够快。
IGBT 正是作为顺应这种要求而开发的，它是由MOSFET(输入级)和PNP晶体管(输出级)复合而成的一种器件，既有MOSFET 器件驱动功率小和开关速度快的特点(控制和响应)，又有双极型器件饱和压降低而容量大的特点(功率级较为耐用)，频率特性介于MOSFET 与功率晶体管之间，可正常工作于几十KHz 频率范围内。
基于这些优异的特性，IGBT 一直广泛使用在超过300V 电压的应用中，模块化的IGBT 可以满足更高的电流传导要求，其应用领域不断提高，今后将有更大的发展。
IGBT 的结构与特性：如图1 所示为一个N 沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构，N+区称为源区，附于其上的电极称为源极(即发射极E)。
N 基极称为漏区。
器件的控制区为栅区，附于其上的电极称为栅极(即门极G)。
沟道在紧靠栅区边界形成。
在C、E 两极之间的P 型区(包括P+和P-区，沟道在该区域形成)，称为亚沟道区(Subchannel region)。
而在漏区另一侧的P+区称为漏注入区(Drain injector)，它是IGBT 特有的功能区，与漏区和亚沟道区一起形成PNP 双极晶体管，起发射极的作用，向漏极注入空穴，进行导电调制，以降低器件的通态电压。
IGBT的结构原理及特性 ppt课件
——3.5 绝缘栅双极晶体管（IGBT）
3.5.1
IGBT的基本结构和工作 原理
3.5.2 IGBT的工作特性
3.5.3 IGBT的主要参数
CONTENT
1 IGBT简介
IGBT，绝缘栅双极晶体管（ Insulated Gate Bipolar Transistor ），它是由BJT（双极结型晶体管）和MOSFET（绝 缘栅型场效应管）组合而成的全控型、电压驱动型半导体器件。
（3）2014年6月，中车株洲时代推出全球第二条、国内首条8英寸 IGBT芯片专业生产线投入使用；
（4）2015年10月，中车永电/上海先进联合开发的国内首个具有完全 知识产权的6500V高铁机车用IGBT芯片通过高铁系统上车试验；
（5）2016年5月，华润上华/华虹宏力基于6英寸和8英寸的平面型和 沟槽型1700V、 2500V和3300V IGBT芯片已进入量产。
tfi1—IGBT内部的MOSFET的关断过程，iC下降较快 tfi2—IGBT内部的PNP晶体管的关断过程，iC下降较慢 IGBT中双极型PNP晶体管的存在，虽然带来了电导调制效应的好处， 但也引入了少子储存现象，因而IGBT的开关速度低于电力MOSFET。
（ 压1确）定最；大集射极间电压UCES — 由内部PNP晶体管的击穿电 （ 大 （ 耗2电3。））流最最IC大大P ；集集电电极极电功流耗—PC包M —括正额常定工直作流温电度流下IC和允1许m的s脉最宽大最功
（2）IGBT的关断过程
关断延迟时间td(off) —从uGE后沿下降到其幅值90%的时刻起，到iC下降 至幅值的90%；
下降时间tf—iC从幅值的90%下降至10%的时间； 关断时间toff—关断延迟时间与下降时间之和。
ACDC开关电源IGBT应用原理与主电路图
AC-DC开关电源IGBT应用原理与主电路图AC-DC开关电源IGBT应用原理与主电路图作者:微叶科技时间:2015-07-14 16:48随着高速IGBT得推出,工作频率可达50kHz以上,IGBT有用于SMPS(Switch Mode Power Supplies,市电输入得开关电源)得趋势。
AC-DC开关电源得电路拓扑一般就是指储能元件(开关变压器或者储能电感)与功率开关元件(IGBT、VMOS 等)得配置方式。
1、单端正激电路单端正激式(Forward) SMPS拓扑得电路简图如图1所示。
其中,单端就是指主开关为单管电路,正激指得就是主开关变压器初次级绕组得相位关系。
图1 正激式拓扑电路系统简图粗虚线框中得电路就是功率开关电路,T就是主开关变压器;Q1就是功率寸姜,D21就是次级整流二极管;D22就是续流二被管;L21就是储能电感,兼有扼流滤波作用;N1就是主绕组(初级);N4就是复位绕组;N2就是次级绕组;带箭头得虚线表明了瞬时电流得方向与路径。
所谓正激,即主开关变压器初、次级线圈得绕向就是一样得,电气相位相同。
这样做得好处就是,Q1开通时,N2从初级绕组获得能量,向L21、C2l与负载RL提供能量;Q1关断时,L21内存储得能量向负载RL释放,D22为电感内能量得释放提供通路。
同时,D2作为复位绕组N4得负载,在Q1关断期间消耗变压器磁心中存储得能量,使磁心复位。
复位电路也可以像4、25那样实现,在初级绕组上并联DRC(二极管、电阻、电容,Dll 、R11、C11)。
由于负载在Q1开通与关断期间都有能量(电流供应),因此正激式拓扑得输出纹波相对较小。
功率开关管Q1承受得最大直流电压约为主电路电压得1倍,电源输入为220V市电规格得条件下,Q1得电压规格至少为800V。
如果采用了APFC 电路,则Q1得电压规格至少为1000V。
·EMI与PFC 电路在SMPS中很常见。
EMI电路主要就是为了减小开关电源对电网得污染,PFC(功率因数校正)电路主要就是为了提高开关电源得功率因数。
主电路电气原理图主控制板电器原理图逆变触发电路图脉冲及时序
逆变触发电路图：脉冲及时序板原理图：IGBT逆变电焊机工作原理及输出特性本机采用三相交流380V电压经三相桥式整流、滤波后供给以新型IGBT为功率开关器件的逆变器进行变频（20KC）处理后，由中频变压器降压，再经整流输出可供焊接所需的电源，通过集成电路构成的逻辑控制电路对电压、电流信号的反馈进行处理，实现整机闭环控制，采用脉宽调制PWM为核心的控制技术，从而获得快速脉宽调制的恒流特性和优异的焊接工艺效果。
DC/AC逆变器的制作-------------------------------------------------------------------------------- 江苏电子网QQ:99296827这里介绍的逆变器（见图）主要由MOS 场效应管，普通电源变压器构成。
其输出功率取决于MOS 场效应管和电源变压器的功率，免除了烦琐的变压器绕制，适合电子爱好者业余制作中采用。
下面介绍该逆变器的工作原理及制作过程。
--拓普电子1.电路图2.工作原理这里我们将详细介绍这个逆变器的工作原理。
方波信号发生器（见图3）图3这里采用六反相器CD4069构成方波信号发生器。
电路中R1是补偿电阻，用于改善由于电源电压的变化而引起的振荡频率不稳。
电路的振荡是通过电容C1充放电完成的。
其振荡频率为f=1/2.2RC。
图示电路的最大频率为：fmax=1/2.2×3.3×103×2.2×10-6=62.6Hz;最小频率fmin=1/2.2×4.3×103×2.2×10-6=48.0Hz。
由于元件的误差，实际值会略有差异。
其它多余的反相器，输入端接地避免影响其它电路。
场效应管驱动电路。
图4由于方波信号发生器输出的振荡信号电压最大振幅为0~5V，为充分驱动电源开关电路，这里用TR1、TR2将振荡信号电压放大至0~12V。
如图4所示。
开关电源电路详解图
开关电源电路详解图————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：开关电源电路详解图一、开关电源的电路组成开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。
辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。
开关电源的电路组成方框图如下：二、输入电路的原理及常见电路1、AC 输入整流滤波电路原理：①防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1 组成的电路进行保护。
当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3 会烧毁保护后级电路。
②输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。
当电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。
因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。
③整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。
若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。
2、DC 输入滤波电路原理：①输入滤波电路：C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。
C3、C4 为安规电容，L2、L3为差模电感。
② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。
在起机的瞬间，由于C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。
几种常见的开关电源工作原理及电路图
一、开关式稳压电源的基本工作原理开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种，在实际的应用中，调宽式使用得较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也为脉宽调制型。
因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电源。
调宽式开关稳压电源的基本原理可参见下图。
对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直流平均电压值就越高。
直流平均电压Ｕ。
可由公式计算，即Uo=Um×T1/T式中Um为矩形脉冲最大电压值；T为矩形脉冲周期；T1为矩形脉冲宽度。
从上式可以看出，当Um 与T 不变时，直流平均电压Uo 将与脉冲宽度T1 成正比。
这样，只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄，就可以达到稳定电压的目的。
二、开关式稳压电源的原理电路1、基本电路图二开关电源基本电路框图开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。
交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成含有一定脉动成份的直流电压，该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波，最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。
控制电路为一脉冲宽度调制器，它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。
这部分电路目前已集成化，制成了各种开关电源用集成电路。
控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例，以达到稳定输出电压的目的。
２、单端反激式开关电源单端反激式开关电源的典型电路如图三所示。
电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。
所谓的反激，是指当开关管VT1 导通时，高频变压器Ｔ初级绕组的感应电压为上正下负，整流二极管VD1处于截止状态，在初级绕组中储存能量。
当开关管VT1截止时，变压器Ｔ初级绕组中存储的能量，通过次级绕组及VD1 整流和电容Ｃ滤波后向负载输出。
单端反激式开关电源是一种成本最低的电源电路，输出功率为20－100Ｗ，可以同时输出不同的电压，且有较好的电压调整率。
唯一的缺点是输出的纹波电压较大，外特性差，适用于相对固定的负载。
【新提醒】开关电源电路图原理讲解图解
【新提醒】开关电源电路图原理讲解图解一、开关电源的电路组成开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。
辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。
开关电源的电路组成方框图如下：二、输入电路的原理及常见电路1、AC 输入整流滤波电路原理：① 防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1 组成的电路进行保护。
当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3 会烧毁保护后级电路。
② 输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。
当电源开启瞬间，要对 C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。
因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。
③ 整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。
若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。
2、 DC 输入滤波电路原理：① 输入滤波电路：C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。
C3、C4 为安规电容，L2、L3为差模电感。
② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。
在起机的瞬间，由于 C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。
当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。
如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。
主电路电气原理图主控制板电器原理图逆变触发电路图脉冲及时序
逆变触发电路图：脉冲及时序板原理图：IGBT逆变电焊机工作原理及输出特性本机采用三相交流380V电压经三相桥式整流、滤波后供给以新型IGBT为功率开关器件的逆变器进行变频（20KC）处理后，由中频变压器降压，再经整流输出可供焊接所需的电源，通过集成电路构成的逻辑控制电路对电压、电流信号的反馈进行处理，实现整机闭环控制，采用脉宽调制PWM为核心的控制技术，从而获得快速脉宽调制的恒流特性和优异的焊接工艺效果。
DC/AC逆变器的制作-------------------------------------------------------------------------------- 江苏电子网QQ:99296827这里介绍的逆变器（见图）主要由MOS 场效应管，普通电源变压器构成。
其输出功率取决于MOS 场效应管和电源变压器的功率，免除了烦琐的变压器绕制，适合电子爱好者业余制作中采用。
下面介绍该逆变器的工作原理及制作过程。
--拓普电子1.电路图2.工作原理这里我们将详细介绍这个逆变器的工作原理。
方波信号发生器（见图3）图3这里采用六反相器CD4069构成方波信号发生器。
电路中R1是补偿电阻，用于改善由于电源电压的变化而引起的振荡频率不稳。
电路的振荡是通过电容C1充放电完成的。
其振荡频率为f=1/2.2RC。
图示电路的最大频率为：fmax=1/2.2×3.3×103×2.2×10-6=62.6Hz;最小频率fmin=1/2.2×4.3×103×2.2×10-6=48.0Hz。
由于元件的误差，实际值会略有差异。
其它多余的反相器，输入端接地避免影响其它电路。
场效应管驱动电路。
图4由于方波信号发生器输出的振荡信号电压最大振幅为0~5V，为充分驱动电源开关电路，这里用TR1、TR2将振荡信号电压放大至0~12V。
如图4所示。
IGBT开关电路原理和电路图
IGBT开关电路原理和电路图在开关稳压电源中，开关电路是其核心部分，它是由功率开关管、二极管、电感器和电容器等组成的。
功率开关管可以是半导体功率三极管，也可以是MOSFET、SCR、IGBT、集成稳压器等。
本文以IGBT 为例说明其在开关电源中的应用。
根据功率开关管在输入和输出之间的位置，基本开关电路可分为串联开关电路、并联开关电路和串—并联开关电路等几种。
下面分别予以论述。
1.1 串联开关电路串联开关电路也叫降压开关电路或Buck 电路。
串联开关电路的原理图和等效电路图如图1-l(a)、(b)所示。
图1-1 串联开关电路的原理图和等效电路图由图1-l(a)可以看出，串联开关电路由功率开关管V1 (IGBT)、续流二极管V2、电感L和电容C组成，Vl受占空比为0的脉冲的控制，交替导通或关断，再经L和C组成的滤波器，在负载R上得到直流输出电压Uo，从而完成将脉动的直流输入电压Vcc变换成平滑直流输出电压Uo的功能。
采用图1-l(b)所示的等效电路图来分析串联开关电路的稳态工作过程。
功率开关管VI用一开关S来代替。
当开关S处于位置l（闭合）时，表示Vl处于导通状态；当开关 S处于位置 2（断开）时，表示Vl 处于关断状态。
开关管VI处于导通和关断状态时的等效电路如图1-2所示。
图1-2(a)为Vl处于导通状态时的等效电路。
输入电流ii＝iL（iL为电感电流），iL流过电感L时，在电感器达到饱和之前，电流iL线性增加，负载R 流过电流I。
，R上的电压即输出电压Uo，其极性为上正下负。
当ii>I。
时，电容C处于充电状态，而二极管V2处于反偏置状态。
图1-2(b)为Vl处于关断状态时的等效电路。
由于开关管关断，ii=0，而电感中的电流 iL不会发生突变，电感I中的磁场将改变L两端的电压UL的极性，以维持电流 iL不变。
负载R上的电压U。
仍保持上正下负。
在iL <I。
时，电容C处于放电状态，以维持电流Io不变，即保持输出电压Uo (I。
IGBT应用电子电路设计图集锦—电路图天天读（189）
IGBT应用电子电路设计图集锦—电路图天天读（189）IGBT绝缘栅双极型晶体管，是由BJT（双极型三极管）和MOS （绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。
本文介绍了绝缘栅双极晶体管（IGBT）在不间断电源系统中的应用情况，分析了IGBT 在UPS 中损坏的主要原因和实际应用中应注意的问题。
在UPS 中使用的功率器件有双极型功率晶体管、功率MOSFET、可控硅和IGBT，IGBT 既有功率MOSFET 易于驱动，控制简单、开关频率高的优点，又有功率晶体管的导通电压低，通态电流大的优点、使用IGBT成为UPS 功率设计的首选，只有对IGBT的特性充分了解和对电路进行可靠性设计，才能发挥IGBT 的优点。
本文介绍UPS 中的IGBT 的应用情况和使用中的注意事项。
IGBT电路原理图IR2110驱动IGBT电路如图所示。
电路采用自举驱动方式，VD1为自举二极管，C1为自举电容。
接通电源，VT2导通时Cy通过VDt 进行充电。
这种电路适用于驱动较小容量的IGBT.对于IR2110，当供电电压较低时具有使驱动器截止的保护功能。
自举驱动方式支配着VT2的导通电压，因此电压较低的保护功能是其必要条件。
若驱动电压较低时驱动IGBT，则IGBT就会发生热损坏。
VD1选用高速而耐压大于600V的ERA38-06、ERB38-06等二极管。
绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是一种MOSFET 与双极晶体管复合的器件。
它既有功率MOSFET 易于驱动，控制简单、开关频率高的优点，又有功率晶体管的导通电压低，通态电流大，损耗小的显著优点。
据东芝公司资料，1200V/100A 的IGBT 的导通电阻是同一耐压规格的功率 MOSFET 的1/10，而开关时间是同规格GTR的1/10。
由于这些优点，IGBT广泛应用于不间断电源系统（UPS）的设计中。
开关电源各功能电路详解
UC3842开关电源各功能电路详解一、开关电源的电路组成开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM 控制器电路、输出整流滤波电路组成。
辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。
开关电源的电路组成方框图如下：二、输入电路的原理及常见电路1、AC 输入整流滤波电路原理：① 防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1 组成的电路进行保护。
当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3 会烧毁保护后级电路。
② 输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。
当电源开启瞬间，要对 C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。
因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。
③ 整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。
若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。
2、 DC 输入滤波电路原理：① 输入滤波电路：C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。
C3、C4 为安规电容，L2、L3为差模电感。
② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。
在起机的瞬间，由于 C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。
当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。
如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使 Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。
开关电源原理图精讲
开关电源原理一、开关电源的电路组成[/b]：：开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。
辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。
开关电源的电路组成方框图如下：二、输入电路的原理及常见电路[/b]：：1、AC输入整流滤波电路原理：①防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1组成的电路进行保护。
当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。
②输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。
当电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。
因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。
③整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。
若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。
2、 DC输入滤波电路原理：①输入滤波电路：C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。
C3、C4为安规电容，L2、L3为差模电感。
② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。
在起机的瞬间，由于C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。
当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。
如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。
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AC-DC开关电源IGBT应用原理与主电路图
作者：微叶科技 时间：2015-07-14 16:48
随着高速IGBT的推出，工作频率可达50kHz以上，IGBT有用于SMPS(Switch Mode Power Supplies，市电输入的开关电源)的趋势。
有
有储能电感
无
有主开关变压器线圈中的电流
小
大主开关变压器线圈中的损耗（铜损）
小
大主开关变压器的磁心
小
大次级自驱动同步整流
适合
不适合推荐的最大输出功率
150W
100W推荐的最大输出电流
15A以上
15A电源的输出纹波
小
大电源的综合效率
高
低电源的综合成本
高
低
AC-DC开关电源的电路拓扑一般是指储能元件（开关变压器或者储能电感）和功率开关元件（IGBT、VMOS 等）的配置方式。
1.单端正激电路
单端正激式(Forward) SMPS拓扑的电路简图如图1所示。其中，单端是指主开关为单管电路，正激指的是主开关变压器初次级绕组的相位关系。图1 正激式拓扑电路系统简图
粗虚线框中的电路是功率开关电路，T是主开关变压器；Q1是功率寸姜，D21是次级整流二极管；D22是续流二被管；L21是储能电感，兼有扼流滤波作用；N1是主绕组（初级）；N4是复位绕组；N2是次级绕组；带箭头的虚线表明了瞬时电流的方向和路径。
所谓正激，即主开关变压器初、次级线圈的绕向是一样的，电气相位相同。这样做的好处是，Q1开通时，N2从初级绕组获得能量，向L21、C2l和负载RL提供能量；Q1关断时，L21内存储的能量向负载RL释放，D22为电感内能量的释放提供通路。同时，D2作为复位绕组N4的负载，在Q1关断期间消耗变压器磁心中存储的能量，使磁心复位。复位电路也可以像4. 25那样实现，在初级绕组上并联DRC(二极管、电阻、电容，Dll 、R11、C11)。
正激式与反激式的主要区别参见表1。
表1 正激式与反激式拓扑的对比（以VMOS为主开关管）项目
正激式
反激式主开关管的电压规格（220V市电供电）
800V
600V储能电感L21的功能
储能兼滤波
滤波（非必须）续流二极管D22
ห้องสมุดไป่ตู้必需
不要用主开关变压器T的磁心是否有气隙
无
有 主开关变压器的作用
与市电隔离
有
有变压
EMI电路主要是为了减小开关电源对电网的污染，PFC(功率因数校正）电路主要是为了提高开关电源的功率因数。EMI电路中的电容X、Y均要采用安规电容，不能用普通的电容替代，即使电压规格足够也不行。
PFC 电路有APFC(有源功率因数校正)和PPFC(无源功率因数校正)两大类。按照新的EMI规范，输出功率超过75W的电源均应该配置 PFC 电路。APFC 电路通常称为单管升压式APFC 电路，对于220V市电输入，Cl上的直流电压即主电源直流电压410V。
2．单端反激电路结构
单端反激式（Flyback) SMPS 电路简图如图2所示。粗虚线框中的电路是功率开关电路，T是主开关变压器，Q1是功率开关，D21是次级整流二极管；带箭头的虚线表明了瞬时电流的方向和路径。
图2 反激式拓扑电路系统简图
所谓反激，就是主开关变压器切换初、次级线圈的绕向是相反的，电气相位也相反：Q1开通时，T的次级N2从T的初级N1获得能量；Q1关断时，N2向负载RL释放能量，并对电容C21充电。
由于负载在Q1开通和关断期间都有能量（电流供应），因此正激式拓扑的输出纹波相对较小。
功率开关管Q1承受的最大直流电压约为主电路电压的1倍，电源输入为220V市电规格的条件下，Q1的电压规格至少为800V。如果采用了APFC 电路，则Q1的电压规格至少为1000V。
· EMI和PFC 电路在SMPS中很常见。
同时，D11、C11、R11构成磁心复位电路，在Q1关断期间消耗变压器磁心中存储的能量，使磁心复位。另外，这个复位电路还有电压钳位作用，将N1两端的电压钳制在安全范围内。
反激式拓扑的优点是，在功率开关Q1关断期间，T初级线圈的反向电压不会和C1上的电压相加。因此，在电源输入为220V市电的条件下，Q1的电压规格为600V以上即可；如果采用单管升压式APFC电路，则Q1的电压规格至少为700V。