开关电源元器件基础
开关电源主要元器件选用
开关功率MOS管
03
04
MOS管主要工作特性(优点)
MOS管主要工作特性(缺点)
A
导通电阻(Rds(on))较大,具有正温度系数,用在大电流开关状态时,导通损耗较大; 开启门限驱动电压较高(一般2~4V); P沟道MOS管耐压还不是很高,很难找到与N沟道配对的“图腾柱”输出。
B
MOS管的符号
NMOS/PMOS的符号为:
TL431在开关电源中的作用1
如图
TL431在开关电源中应用
PC817光耦应用框图
PC817光耦详解
二极管正向电流IF生成一个光源,使光敏三极管产生一集电极电流IC供给负载电阻RL; 光敏二极管共有三个重要参数: 1)二极管正向电流IF; 2)二极管正向压降VF; 3)输入电压Vin; 限流电阻R=(Vin-VF)IF,一般生产厂家给出VF和IF,可以计算出R的值。 光敏输出有一个重要参数: 输出IC=η ×IF 这里的,η:耦合系数(传输率),一般厂家会给出;
L=1/((2×3.14×f)2×C)
共模电感:
L=(1/2)×(1/(2×3.14×f)2×C) 这里的 f:设计要求的截止频率; C:接入的X电容或Y电容; 课后作业:试列出在开关电源中常用的MOS管,并列出其重要参数。
差模电感:
滤波电感
01
02
稳压管TL431
TL431工作原理
TL431的基本电路如下图
01
具体数据请看:TL431.PDF
由上图可知,它相当于一只可调的稳压管,输出电压由R1和R2来设定,
VO=VKA=(1+R1/R2)*VREF
R3是限流电阻, VREF是常态下的基准电压(2.5V)。
零起点学开关电源设计基础篇
零起点学开关电源设计基础篇
开关电源是一种高效、稳定、小型化的电源供应器,广泛应用于现代电子设备中。
想要学习开关电源设计基础知识,需要掌握以下几个方面的内容:
1. 开关电源的基本原理
开关电源是一种能够将交流电转化为直流电的电源供应器。
它通过开关管对输入电压进行开关控制,使交流电的平均值变为直流电。
整个开关电源由输入滤波电容、整流电路、开关变换器、输出滤波电容、稳压电路等部分组成。
2. 开关电源的分类
开关电源可以根据输入电压的不同,分为交流输入型和直流输入型;根据输出功率的不同,分为低功率(小于100W)、中功率(100W-1KW)和高功率(大于1KW);根据拓扑结构的不同,分为Buck型、Boost型、Buck-Boost型、Cuk型、Sepic型、Flyback型、Forward 型等。
3. 开关电源的主要元器件
开关电源的主要元器件包括开关管、二极管、电感、电容、变压器、稳压管等。
4. 开关电源的设计步骤
开关电源的设计步骤主要包括:计算输入电容、整流电路的设计、选择开关变换器拓扑结构、计算开关变换器元器件参数、稳压电路的设计、确定滤波电容电感的参数、进行仿真和优化。
5. 开关电源的性能指标
开关电源的主要性能指标包括输出电压、输出电流、输出功率、效率、稳定性、负载调整能力、温度特性等。
以上是零起点学开关电源设计基础的一些内容,希望对初学者有所帮助。
开关电源基础与应用(第二版) 第2章
图2-3 晶闸管过压保护原理
自激式降压型开关电源的过流保护相当重要,因为自激 式负载短路保护功能不可能代替负载过流保护。实用中一旦 开关电源负载过流引起开关管击穿,将造成严重超压,使开 关电源和负载电路同时损坏。
最简单的过流保护可通过在电路中加入负载电流I0取样 电路实现,原理见图2-4。
在开关电源稳压输出端,设置负载电流取样电阻R0,通过R0 将负载电流I0变成过流电压U0 = I0·R0。VT2作为过流控制管, 当I0R0 > 0.7 V时,VT2导通,稳压管输出电压U2经VT2集电 极输出,触发晶闸管导通,将开关电源负载短路,实现停振
冲变压器,使得VT1可以依靠脉冲变压器的正反馈作用产生 振荡。
图2-2 不隔离电源原理图
2.1.2 降压型电源保护电路 降压型开关电源的输出过压保护至关重要,因为输出电
压超压,不仅开关电源本身受损,负载电路也同时会损坏。 新的过压保护器件的内部电路由一只小型压敏二极管VDVS 和一只晶闸管VS组成,见图2-3。小电流的VDVS和晶闸管VS 封装在同一芯片上,VDVS击穿后触发大电流晶闸管VS,使 短路效果更可靠。该器件有A、K、G三只脚,外表与晶闸 管相同,用于保护电路时,在G极和K极之间外电路加入R、 C,防止干扰脉冲造成晶闸管误触发。
图2-4 自激式电源过流保护原理
利用晶闸管的短路保护可以实现更精确的过压保护。用 分压电阻将U2分压,将分压点经过稳压二极管接入晶闸管 控制极。如果U2升高,分压点电压使稳压管反向击穿,则 触发晶闸管导通。由于稳压管有比较准确的稳定电压值,特 性曲线比较陡,反向电流较小,因此这种过压保护精度可以 达到输出电压2%以内,优于上述简单的过压保护电路。
保护。该电路具有自锁功能,一旦负载电流增大的持续时间
开关电源设计的各种元器件介绍及作用
开关电源设计的各种元器件介绍及作用设计并不是如想象中那么简单,特别是对刚接触开关电源研发的人来说,它的外围就很复杂,其中使用的元器件种类繁多,性能各异。
要想设计出性能高的开关电源就必须弄懂弄通开关电源中各元器件的类型及主要功能。
本文将总结出这部分知识。
开关电源外围电路中使用的元器件种类繁多,性能各异,大致可分为通用元器件、特种元器件两大类。
开关电源中通用元器件的类型及主要功能如下:一、电阻器1. 取样电阻—构成输出电压的取样电路,将取样电压送至反馈电路。
2. 均压电阻—在开关电源的对称直流输入电路中起到均压作用,亦称平衡电阻。
3. 分压电阻—构成电阻分压器。
4. 泄放电阻—断电时可将电磁干扰(EMI)滤波器中电容器存储的电荷泄放掉。
5. 限流电阻—起限流保护作用,如用作稳压管、光耦合器及输入滤波电容的限流电阻。
6. 电流检测电阻—与过电流保护电路配套使用,用于限制开关电源的输出电流极限。
7. 分流电阻—给电流提供旁路。
8. 负载电阻—开关电源的负载电阻(含等效负载电阻)。
9. 最小负载电阻—为维持开关电源正常工作所需要的最小负载电阻,可避免因负载开路而导致输出电压过高。
10. 假负载—在测试开关电源性能指标时临时接的负载(如电阻丝、水泥电阻)。
11. 滤波电阻—用作LC型滤波器、RC型滤波器、π型滤波器中的滤波电阻。
12. 偏置电阻—给开关电源的控制端提供偏压,或用来稳定晶体管的工作点。
13. 保护电阻—常用于RC型吸收回路或VD、R、C型钳位保护电路中。
14. 频率补偿电阻—例如构成误差放大器的RC型频率补偿网络。
15. 阻尼电阻—防止电路中出现谐振。
二、电容器1. 滤波电容—构成输入滤波器、输出滤波器等。
2. 耦合电容—亦称隔直电容,其作用时隔断直流信号,只让交流信号通过。
3. 退藕电容—例如电源退藕电容,可防止产生自激振荡。
4. 软启动电容—构成软启动电路,在软启动过程中使输出电压和输出电流缓慢地建立起来。
深入了解开关电源BUCK电路各个元器件
深入了解开关电源BUCK电路各个元器件课程介绍分析开关电源BUCK电路当中各个元器件的一些特点。
随着即将进入电路设计的阶段,我们要对元器件有深入的了解。
对于BUCK电路而言,负载电流跟电感电流是串联的。
是一个平均电源电流,但实际上电感电流是有纹波的,就是平均电压电流,它是一个平均值。
电流的纹波率直接决定电感的电流,电感的纹波的电流,纹波电流大小决定了电感量,也决定了电感的体积。
因此电流的纹波利确定的话,整个电感就确定了。
其他的一些电感参数就基本确定了。
将分为两章节课程来详细讲这些相关的参数,以及计算方式。
专栏课程学习获得:1. 通过举例讲解开关电源工作的方式.开关电源的工作原理.2. 通过举例开关电源工作方式与线性电源工作方式的区别.3. 分析和讲解为什么线性电源的效率比较低,开关电源的效率比较高?4. 讲解开关电源是如何实现能量转移的?以及如何实现稳定电压输出?如何进行调节的?为什么说输入电压的变化以及负载的变化会影响调节?为什么会有纹波的产生?为什么说速度响应是衡量开关电源的重要指标?5. 详细分析开关损耗是如何产生的?如何控制温升?温升对系统有哪些危害?6. 开关电源体积与频率的关系?以及开关电源的效率问题。
7. 开关器件的如何选择?详细分析MOSFET,IGBT,三极管各自的有点和缺点。
8. 详细推导开关电源的BUCK电路拓扑的过程。
9.引入重要模拟电路中重要器件:电感。
10. 详细讲解电感电压的的形成和公式计算,电感电压受什么参数影响?如何改变电感两端电压?11. 详细讲解电感电压的与电感中电流大小以及电流变化率的相互关系。
为什么说电感电。
开关电源原理图各元件功能详解
电源原理图--每个元器件的功能详解!▽FS1:由变压器计算得到Iin值以此Iin值(0.42A)可知使用公司共享料2A/250V , 设计时亦须考虑Pin(max)时的Iin是否会超过保险丝的额定值。
TR1(热敏电网):电源启动的瞬间,由于C1(一次侧滤波电容)短路,导致Iin电流很大,虽然时间很短暂,但亦可能对Power产生伤害,所以必须在滤波电容之前加装一个热敏电阻,以限制开机瞬间Iin在Spec之内(115V/30A,230V/60A),但因热敏电阻亦会消耗功率,所以不可放太大的阻值(否则会影响效率),一般使用5。
-10。
热敏,若C1电容使用较大的值,则必须考虑将热敏电阻的阻值变大(一般使用在大瓦数的Power上)。
VDR1(突波吸收器):当雷极发生时,可能会损坏零件,进而影响Power的正常动作,所以必须在靠AC输入端(Fuse之后),加上突波吸收器来保护Power(一般常用07D471K),但若有价格上的考虑,可先忽略不装。
CY1 , CY2(Y-Cap):Y-Cap 一般可分为Y1及Y2电容,若AC Input有FG(3 Pin)一般使用Y2- Cap,AC Input若为2Pin(只有L,N)一般使用Y1-Cap,Y1与Y2的差异,除了价格外(Y1较昂贵),绝缘等级及耐压亦不同(Y1称为双重绝缘,绝缘耐压约为Y2的两倍,且在电容的本体上会有〃回〃符号或注明Y1),此电路蛭蟹G所以使用Y2-Cap , Y-Cap会影响EMI特性,一般而言越大越好,但须考虑漏电及价格问题,漏电(Leakage Current )必须符合安规须求(3Pin公司标准为750uA max)。
CXl(X-Cap)、RX1:X-Cap为防制EMI零件,EMI可分为Conduction及Radiation两部分,Conduction 规范一般可分为:FCC Part 15J Class B 、CISPR 22(EN55022) Class B两种,FCC测试频率在450K〜30MHz , CISPR 22测试频率在150K〜30MHz , Conduction可在厂内以频谱分析仪验证,Radiation则必须到实验室验证,X-Cap 一般对低频段(150K〜数M之间)的EMI防制有效,一般而言X-C叩愈大,EMI防制效果愈好(但价格愈高),若X-C叩在0.22uf以上(包含0.22uf),安规规定必须要有泄放电阻(RX1,一般为1.2MQ 1/4W)。
安规元器件基础知识讲解
安规应用(开关电源部分)2003---6---23安规元器件:对于本司的开关电源来说,安规元器件大体上指:塑胶外壳、各种塑胶件、铭牌;PCB板、保险丝、温度保险丝、保险丝座(如果是塑胶的);压敏电阻、热敏电阻、放电管;电感、变压器(包括BOBBIN、线材、胶纸、挡墙、铁弗龙套管等、清漆);光耦、X电容、Y电容;插座、开关、AC线、AC引线;热缩套管、PVC套管、PVC片、绝缘片、硅胶、白胶、黄胶、树脂;风扇、继电器、温度开关;BULK电容、泄放电阻、整流桥、开关管;对于安规关键性元器件,设计时一定要考虑其各种电气额定值,如电压、电流、工作温度、防火等级、耐压值等。
电压、电流,一般工程师会注意到,但工作温度、防火等级、耐压值却往往会忽略。
其实这些额定值一样是很重要的。
设计要求:在开关电源方面,最主要的要求就是能够防火和防电击。
这就需要电源有输出过压保护、过流保护、输出短路保护或过温保护,输入、输出有足够的绝缘阻抗。
输出过压保护:要求:在开关电源正常工作情况下和单一故障以及因为这一单一故障而引发的一系列的故障的情况下,输出的电压仍保持在安规定义的安全电压以内。
注:安全电压----指的是底于60VDC或42。
4Vrms值。
输出过流保护、输出短路保护、过温保护:要求:当开关电源的输出出现异常时(如过流、短路等),开关电源内应有保护电路或保护器件在开关电源出现危险(如着火的危险、电击的危险等)之前动作,以避免危险的发生。
注:判定如下:1.所测得的变压器(和电感)的温度没有超过变压器绕组和电感允许的异常时的温度限值。
2.电气间隙、爬电距离没有底于要求值以下,抗电强度测试通过。
3.测试过程中没有异常的现象发生,例如,设备起火、冒烟、流出融熔的金属等。
4.输出电压在安全电压以内。
注:绕组的温升要求:正常时最大温度异常时最大温度A级材料100℃150℃E级材料115℃165℃B级材料120℃175℃F级材料140℃190℃H级材料175℃210℃注:如果用热电耦测量绕组的温升,上述的温度限值应减少10℃,另外,各认证机构可能会有些附加要求,如额外要求裕量等。
电源基础知识系列学习
电源基础知识系列学习一、了解电阻的分类及特性电阻是最基本的电子元器件之一,它在电源中的应用和其他场合中的应用没有太多的区别,所以考虑的问题点也基本上一样。
但为了设计好一个电源,我们有必要掌握对电阻各种类型和特性。
碳膜电阻“碳膜复合”电阻最初是用固体复合材料制成的,但现在采用更多的是在绝缘芯上使用沉积碳膜制成。
电阻值范围可以从小于1Ω到大于10MΩ,承受的功率水平也可以1/8~5W。
碳是一种良好的导电体,将它与诸如陶瓷之类的非导电材料混合时,可以制成各种阻值的电阻,这些电阻稳定性好,成本低。
随着半导体集成度的提高,半导体厂商也倾向于将更多的电阻加入到集成电路中,尽管这使电阻的使用数量在减少,但电子电路中电阻还是普遍在的。
并且,在一些需要编程电压大小、进行阈值设定和增益调节的模拟电路中,它们仍然十分关键。
现在随着生产自动化的普及,为了与自动化表面贴装生产技术(SMT)兼容,电阻通常更多的是以更小的贴片(SMD)形式制造的。
金属膜电阻电阻也可以通过真空沉积,将各种金属以圆柱或片状形式沉积在陶瓷基底上制成金属膜电阻。
这种技术比碳复合材料制造的电阻呈现更高的稳定性更高的精度、更低的噪音和温度系数,但是成本却要高出碳膜技术不少。
并且阻值可以在制造过程中进行激光微调,达到0.1%的精度等级,而温度系数范围可以在5~25ppm/℃(1ppm,即为百万分之一)。
其他类型电阻对于大功率、大电流的电源,会用到各种材料和封装形式的绕线电阻。
这些电阻在电源中的一个常见应用是作为电流分流器,它们的阻值非常低。
用于获得较小压降(通常低于100mV)来间接测量电流。
用绕线形成电阻有可能引入寄生串联电感,这会对具有快速变化的电流产生负面影响,如产生干扰或是导致测量不准确,然而,可以利用双向绕线寄生电感相互抵消的原理,双向绕线电阻可以很大程度上消除这种影响。
如果需要非常低阻值的电阻时,可以利用印刷电路板(PCB)中铜箔走线阻抗构成电阻,但是设计时必须考虑到铜很大的正温度系数,铜箔走线的电流处理能力也存在相同的缺陷。
电源物料知识大全-电子元件认识
第一章:元件认识开关电源(SPS)是由众多的元器件构成,因此,要了解开关电源的原理,学会看电路图.首先必须掌握元器件的主要性能,结构,工作原理,电路符号,参数标准方法和质量检测方法,本章将作逐一介绍.一.电阻器电阻器简称电阻,英文Resistor1.电路符号和外形.(a) (b) (c)(a)国外电阻器电路符号.(b)国内符号.(c)色环电阻外形2.电阻概念:电阻具有阻碍电流的作用.公式R=U/I常用单位为欧姆(Ω),千欧(KΩ)和兆欧(MΩ).1MΩΩ3.种类电阻器的种类有:碳膜电阻,金属氧化膜电阻,绕线电阻,贴片电阻, 可调电阻,水泥电阻.4.性能参数(1)标称阻值与允许误差(2)额定功率:指在特定(如温度等)条件下电阻器所能承受的最大功率,当超过此功率,电阻器会过热而烧坏.(3)电阻温度系数5.标注方法:(1)直标法(2)色标法色标法是用色环或色点来表示电阻的标称阻值,误差.色环有四道环和五道环两种.读色环时从电阻器离色环最进的一端读起,在色标法中,色标颜色表示数字如下:颜色黑棕红橙黄绿蓝紫灰白金银数字0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 -1 -2 四色环中,第一,二道色环表示标称阻值的有效值,第三道色环表示倍数,第四道色环表示允许偏差,五色环中,前三道表示有效值,第四到为倍数,第五道为允许误差.精密电阻常用此法.例1:有一电阻器,色环颜顺序为:棕,黑,橙,银,则阻值为:10X10 ±10%(Ω)二:电容器英文Capacitor1.电路符号┼(a)(b)(a),(b)分别表示为无极性,有极性的电容器的电路符号.2.电容慨念电容器是储存电荷的容器.电容器的容量C由下式决定:C=Q/U=ΣS/4πd,单位法拉(F).3.种类电容器可分为:陶瓷电容,电解电容,安规电容,贴片电容,塑胶电容.4.主要性能参数(1)标准容量及允许偏差(2)额定电压(3)损耗系数DF值DF=P耗/P总P耗为充放电损耗功率, P总为充放电总能量.(4)温度系数5.标注方法(1)直标法(2)色标法:类似电阻器之色标法,三色环无偏差表示,单位PF三.电感器(英文Choke 即线圈)1.电路符号(普通电感无极性) 2. 主要参数(1) 电感量及允许偏差 (2) 质量因子(Q 值)感抗xL=WL=2πfL Q=2πfL/R Q 即为质量因子3. 种类可分为固定电感器,带磁心电感线圈,可变电感器 四.半导体二极管 (英文 Diode) DIODE Test # Description 1 VF Forward voltage 2 IR Reverse current leakage3BVRBreakdown voltage1. 电路符号2. 单向导电性二极管只能一个方向流过电流,即电能只能从它正极流向负极.在正常情况下,硅管的正向压降为0.6~0.7V,锗管0.2~0.3V,即二极管正向压降基本保持不变,当外加正向电压达到一定程度,二极管正向电流会很大,将烧坏二极管.当加在二极管上的反向电压小于一个临界值时,二极管的反向电流很小,即反向时二极管的内阻很大,相当于二极管截止.当二极管的反向电压大于临界值时,二极管会反向击穿. 3.结构是由一个P 型半导体和一个N 型半导体构成,组成一个PN 结,PN 结具有单向导电性.4.种类(1)普通二极管(2)发光二极管(3)稳压二极管(4)变容二极管5.主要参数(1)最大平均整流电流I F: 表征二极管所能流过的最大正向电流.在一个周期内的平均电流值不能超过I F,否则二极管将会烧坏.(2)最大反向工作电压V R(3)反向电流I R:是在最大反向工作电压下的二极管反向电流值(4)工作频率:表示二极管在高频下的单向导电性能.五.稳压二极管Test # Description1 VF Forward voltage2 BVZ Minimum Zener voltage.(Use test #5)3 BVZ Maximum Zener voltage.(Use test #5)4 IR Reverse current leakage5 BVZ BVz with programmable soak6 ZZ 1 KHz Zener Impedance(requires ZZ-1000 orModel 5310)1.电路符号(图一)2.稳压原理从(图二)稳压特性曲线可以看出,当稳压管反向击穿后,流过二极管的工作电流发生很大变化时,稳压二极管的电压降压V2基本不变,所以稳压管稳压就是利用二极管两端的电压能稳定不变的特性.若加在稳压管上的反向电压小于反向击穿电压值,那么稳压管处于截止状态,即开路.3.主要参数(1)稳定电压(2)稳定电流:稳压管工作对参考电流值,电流小于该值,稳压效果会略差(3)额定功率损耗(4)电压温度系数(5)动态电阻六.半导体三极管(又称晶体三极管)TRANSISTOR Test#Description1 hFE Forward-current transfer ratio2 VBE Base emitter voltage(see alsoAppendix F)3 IEBO Emitter to base cutoff current4 VCESATSaturation voltage5 ICBO Collector to base cutoff current6 ICEO Collector to emiter cutoff currentICER, with base to emiterload,ICEX, reverse bias,orICES short(see also Appendix F)7 BVCEOBreakdown voltage,collector toemitter,BVCERwith base to emiterload,BVCEXreverse bias,orBVCESshort(see also Appendix F)8 BVCBOBreakdown voltage,collector tobase9 BVEB Breakdown voltage,emitter toObase10VBES ATBase emitter saturation voltage1.电路符号(b)PNP,构成两个PN 结,即集电结和发射结,基结3个电极,分别是集电极,基极,发射极,管子中工作电流有集电极电流Ic,基极电流Ib,发射极电流Ie,Ie=Ib+Ic Ic=βIb, β为三极管电流放大倍数. 线(1) 放大区发射结正偏,集电结反偏,E1>E2,即 NPN 型三极管Vc>Vb>Ve,PNP 型三极管 Vc<Vb<Ve.三极管处于放大状态.由于Ic=βIb,即Ic 受Ib 控制,而Ic 的电流能量是由电源提供的,此时Ube=0.6~0.7V(NPN 硅管)(2)截止Ib≦0的区域称截止区,UBE<0.5V时,三极开始截止,为了截止可靠,常使UBE≦0,即发射结零偏或反偏,截止时,集电结也反向偏置.(3)饱和区当VCE<VBE,即集电结正向偏置,发射结正向偏置时,三极管处于饱和区.饱和压降UCE(sat),小功率硅管UCE(sat)≒0.3V,锗管UCE(sat)≒0.1V4.主要参数(1)共发射极直流电流放大系数β,即Hfe, β=IC/IB(2)共发射极交流电流放大系数β. β=ΔIC/ΔIB(3)集电极,基极反向饱和电流ICBO(4)集电极,发射极反向饱和电流ICEO,即穿透电流(5)集电极最大允许功耗PCM(6)集电极最大允许电流ICM(7)集电极,基极反向击穿电压U(BR)CBO(8)发射极,基极反向击穿电压U(BR)CBO(9)集电极,发射极反向击穿电压U(BR)CBO七.可控硅(英文简称SCR,也叫晶闸管)SCR Test # Description1 IGT Gate-trigger current2 IGKO Reverse gate current5 VGT Gate-trigger voltage6 BVGKO Reverse gaet breakdown voltage7 IDRM Forward Blocking current8 IRRM Reverse Blocking current9 IL Latching current11 IH Holding current(see also Appendix F)13 VTM Forward on voltage15 VDRM Forward blocking voltage16 VRRM Reverse blocking voltage1.电路符号A K阳极G 控制极阴极2.工作原理(1)在阳,阴极间加上一个正电压,再在控制极和阴极之间加上正电压,可控硅导通.(2)可控硅导通后,去掉控制极上的电压,可控硅仍然导通,所以控制极上的电压称为触发电压.(3)导通后,UAK=0.6~1.2V(4)要使导通的可控硅截止,得降低UAK,同时阳极电流也下降,当阳极电流小于最小维持电流IH时,可控硅仍能截止.3.主要参数(1)正向转折电压UB0,指在控制极开路,使可控硅导通所对应的峰值电压(2)通态平均电压UF,约为0.6~1.2V(3)擎住电流Ica—由断态至通态的临界电流.(4)维持电流IH:从通态至断态的临界电流(5)控制极触发电压UG,一般1~5V(6)控制极触发电流一般为几十毫安至几百毫安.八.变压器变压器是变换电压的器件1.电路符号. .L1 L2(a)(a)图中是带铁芯(或磁芯)的变压器的符号,它有两组线圈L1,L2,其中L1为初级,L2为次级.圈中黑点表示线圈的同名端,它表明是同名端的两端上的信号相位是同样的.1.结构构成变压器的部件一般有初级线圈,次级线圈.铁芯线圈骨架,外壳等组成.为了防潮,绝缘,坚固,有时还泡有凡尼水.铁芯是用来提供磁路的. 3.工作原理当给初级通入交流电时,交流电流流过初级,初级要产生交变磁场,这一交变磁场的变化规律与输入初级的交流电变化规律一样.初级的交变磁场作用于次级线圈.次级线圈由磁励电,在次级两端便有感生电压,这样初级上的电压便传输到次级了.4.主要参数(1)变匝比:变压器初级匝数为N1,次级匝数为N2,在初级上加信号电压为U1,次级上的电压为U2,则有下式成立:U2/U1=N2/N1=N N为变压器的变压比(2)效率是在额定负载时,输出功率与输入功率之比值,即η=Po/Pi*100%(3)电压,电流的关系若η=100%,则有P2=P1,式中:P2为输出功率,P1为输入功率.因此有: U2/U1=I1/I2=N2/N1=N九.光电藕合器(英文PHOTO COUPLE)PH OTOCOUPL ER Test #(Requires Opto Adapter) 1 LCOFF Collector to emitter darkcurrent2 LCBO Collector to base darkcurrent3 BVCEO Breakdown voltage,collector toemitter4 BVCBO Breakdown voltage,collector tobase5 HFE Forward current transferratio,transistor6 VCESAT Saturation voltage,basedriven7 IR Reverse current8 VF Forward voltage9 CTR Current transferratio,coupled10 VSAT Saturationvoltage,coupled光电藕合器主要由两个元件组成,一个发光二极管(LED),另一个是光敏器件,它可以是光电池,光敏三极管,光敏单向可控硅等器件.1.电路符号2.工作原理当有电流流过LED时,便产生一个光源,光的强度取决于激励电流的强度,此光源照射到封装在一起的光敏三极管上后,光敏三极管产生一个与LED正向电流成正比例,该比例称为CTR,即电流传输比.I FI C/I F=CTR十.场效应管JEFT Test # Description1 VGSOFF Gate to source cutoff voltage.2 lDss Zero gate voltage drain current.3 BVDGO Drain to gate breakdown voltage.4 IGSS Gate reverse current.5 IDGO Drain to gate leakage.6 IDOFF Drain cut-offcurrent.7 BVGSS Gate to source breakdownvoltage.8 VDSON Drain to source on-state voltage.场效应管是一种由输入信号电压来控制其输出电流大小的半导体三极管,是电压控制器件,输入电阻非常高.场效应管分为:结型场效应管(JFET)和绝缘珊场效应管(IGFET)两大类.结型应管一.结型场效应管有N型和P型沟道两种,电路符号如下结型场效应管有三极:珊极g 源极N型s P型s 漏极二.工作原理结型场效应管有两个PN结,在珊源极上加一定电压,在场效应管内部会形成一个导电沟道,当d,s极间加上一定电压时,电流就可以从沟道中流过,即通过源电压来改变导电沟道电阻,实现对漏极电流的控制.三.结型场效应管的主要参数1.夹断电压UDS(off),当UDS等于某一个定值(10v),使Id等于某一个微小电流(如50uA)时, 源极间所加的UGS即为夹断电压.UDS(off)一般为1~10V2.饱和漏极电流IDS:当UGS=0时,场效应管发生预夹断时的漏极电流.3.直流输入电阻RGS4.低频跨导GM5.漏源击穿电压U(BR)DS6.珊源击穿电压U(BR)GS7.最大耗散功率PDM绝缘珊场效应管MOSFET Test # Description1 VGSTH Threshold voltag2 IDss Zero gate voltage drain current.lDSx with gate to Source reverse bias.3 BVDss Drain to Source breakdown voltage.4 VDSON Drain to Source on-state voltage.5 IGSSF Gate to Source leakage currentforward.6 IGSSR Gate to Source leakage currentreverse.7 VF Diode forward voltage.8 VGSF Gate to Source voltage (forward)required for specified In at specified Vos.(see SISQ Appendix F)9 VGSR Gate to Source voltage (reverse)required for specified ID at specified VDS.(see also Appendix F)10 VDSON On-state drain current 11VGSON On-state gate voltage一.结构和符号它是由金属氧化物和半导体组成,故称为MOSFET,简称MOS 管,其工作原理类似于结型场效应管. 符号和极性(1)增强型 NMOS (2)增强型 PMOSPMOS-+二.主要参数1.漏源击穿电压BVDS2.最大漏极电流IDMSX3.阀值电压VGS (开启电压)4.导通电阻RON5.跨导(互导) (GM)6.最高工作濒率7.导通时间TON 和关断时间十一.集成电路 (英文 Integrated Circuit 缩写为IC)集成电路按引脚分别为:单列集成电路,双列集成电路,园顶封装集成 电路,四列集成电路,反向分布集成电路. 下列介绍几种IC(一).TL431 它是一个基准电压稳压器电路,电路符号如图:阴极(K)参考输入端® (a) 阳极(A)TL431内部结构如图(b),其内部有一个2.5V 的基准电压,当UR>2.5时, K,A 极处于导通状态,当UR<2.5V 时,K,A 极截止. R A (b)(二).PWM 开关电源的集成电路(IC)片 1.DNA1001DP共16 Pin,各Pin 功能如下:1). CS 此脚做为电流模式控制,当此脚电压超过1.0V 时,IC 失去作用 2). GND 电源地3).DRIVE 驱动MOSFET 管的输出(方波输出)4).VCC 电源5).UREF +5V参考电压6).RT/CT 此脚接RT到Pin5接CT到地,从而设定振荡频率与最大占空比.7).FM 接电容到地,则会影响振荡频率,并且减少传导与辐射的电磁干扰,街地则无此功能.8).COMP 内部此脚接到电流比较器上,外部电路此脚一般接到光耦合器的集电极端做回授之用.9).SS 接一个电容到地.,可达到柔和起动功能.10).FAULT 此脚电压超过2.5V,则IC失去作用,一般此脚作保护作用.11).BROWN OUT 此脚用来感应BULK CAPACTIOR上电压,若电压小于2.5V则IC失去作用.12).REX 此脚接一个电阻到地,用来作为电流产生器.13).ADC 此脚用来限制占空比,当此脚电压高于2.5V时,占空比控比例开始减少.当V=1.5V时,占空比减少到最大占空比的65%.14).POCP 接一个电容到地,将提供OCP功能,当此脚有一连串1.2V臃冲时,此IC失去功能.15)CSLOPE 此脚为振荡电路做电压补偿.160. GND 信号地.2.UC3842(1)UC3842有8个Pin,其各Pin功能如下:1).内部误差放大器输出端2).反馈电压输入端3).电压供电端,当该脚电压超过1V时,6脚无臃冲输出4).接KT,CT产生f=1/RTG的振荡信号5).GND6).Drive,驱动臃冲输出7).Vcc8).+5v参考电压,由IC的内部产生(2)使UC3842输出端关闭的方法有三:1).关掉Vcc2).将3脚电压升至1V以上3).将1脚电压降至1V以下UC3843的7脚为电压输入端,其启动电压范围为16V~34V,若电源起动时Vcc<16V,则8脚无+5V基准电压.3.TL494TL494有16Pin,各Pin功能如下:1)采样电压2)从14脚分压得2.5V标准电压3)接阻容电路,作消振校正用4)死区时间控制输入端,该脚电平升高,死区时间达到最大,使IC输出驱动脉冲最窄5)CT6)RT7)GND8)Drive 驱动脉冲输出9)Drive 驱动脉冲输出10)Drive 驱动脉冲输出11) Drive 驱动脉冲输出12)Vcc13)输出方式控制,该脚接地,内部触器发失去作用14)+5v参考电压15)同相端16)反相端17)16Pin通常作回授用(三)UC3854ANUC3854是功率因数校正器(PFC)的集成电路,它有16个Pin,其各脚功能如下:1)GND 接地端2)PKLMT 峰值限制端,接电流检测电阻的电压负端,当电流峰值过高时,电路将被关闭.3)CAOUT 电流放大器CA输出端4)ISENSE 电刘检测端,内部接CA输入负端,外部经电阻接电流检测电组的电压正端5)Mult Out 乘法器输出端,即电流检测另一端,内部接乘法/除法器输出端和CA输入正端,外端经电阻接电流检测电阻的电压负端6)JAC 输入电流端,内部接乘法/除法器输入端,外部经电阻接整流输入电压的正端7)UA Out 电压放大器UA输出端,内部接乘法/除法器输入端,外部接RC反馈网络.8)URMS 有效值电源电压端,内部经平方器接乘法/除法器输入端,起前馈作用,URMS的数值范围为1.5~4.77v9)REF 基准电压端,产生7.5V基准电压10)ENA 起动端,通过逻辑电路控制基准电压,振荡器,软起动等11)USENSE 输出电压检测端,接电压放大器UA的输入负端12)RSET 外接电阻RSET端,控制振荡器充电电流及限制乘法/除法器最大输出13)SS 软起动端14)CT 外接电容CT端,CT为振荡器定时电容,使产生振荡频率为f=1.25/RSET*CT15)Vcc 集成电路的供电电压Vcc,额定值22V16)GTDRV 门极驱动端,通过电阻接功率MOS开关管门极,该端电位钳在15V(四)DNA 1002 CP共16Pin,该IC有OUP,UVP功能,其各Pin功能如下:1)LATCH 当过电压欠电压时,此脚为高电平,此脚为低电平表示输出正常.2)COM 信号地3)PG 正常工作时此脚为高电平PG信号输出.4)TDON 接个电容到地,产生PG延时.5)REMOTE REMOTE ON/OFF端,为低则ON,为高则Pin1高6)TDOFF 接个电容到地,起到延迟关机作用,产生PF7)DUV 接个电容到地,这样在电容充电电压小于2.5V参考电压时,不做欠电压检测,而当充电电压大于2.5V参考电压时,欠电压检测恢复.8)BSENSE 在IC内部,此Pin是电压供应比较器的同相输入,当此Pin电压低于2.5v时,则Pin3与Pin7会变低.9)V5 检测+5V的过电压与欠电压,其UUP点4.0~4.24V,OVP点为6.0~6.39V10)V12 检测+12V的过电压与欠电压,其UUP点为9.4~9.99V,OVP点为14.45~15.35V11)V-12 检测-12V的过电压与欠电压,此脚接参考电压,失去此功能12)V3.3 检测3.3V的过电压与欠电压,此脚接Vcc,则失去此功能,其UUP点为1.09~1.16V,OVP点为1.43~1.52V13)V-5 检测-5V的过电压与欠电压,此脚接参考电压,则失去此功能14)RCRNT 接个电阻到地,从而产生内部恒流15)VREF 2.5V参考电压输出16)Vcc IC电源。
开关电源培训资料
开关电源在新能源领域的应用实例
太阳能发电系统
太阳能发电系统中,开关电源用于控制太阳能电池板的充电和放 电过程,提高系统效率和稳定性。
风能发电系统
风能发电系统中,开关电源用于控制风力发电机的并网和电力输出 ,保证电力系统的稳定运行。
电动汽车
电动汽车中,开关电源用于直流/直流转换,将电池输出的高压直 流电转换为低压直流电,为车辆电器和电机提供电力。
实现高效的功率转换。
热设计
进行适当的热设计,以确保功率 转换器在运行时的散热需求得到
满足。
输出滤波器的设计
滤波器类型
选择适当的输出滤波器类型,如LC滤波器、π型滤 波器等,以减小输出电压和电流的噪声。
元器件选择
选择适当的电子元器件,如电容、电感和电阻等 ,以实现输出滤波器的功能。
性能测试
进行性能测试,以验证输出滤波器的效果是否满 足要求。
3. 实施定期维护和检查
对开关电源进行定期维护和检查,及时发现并解决潜在问 题。
1. 选择高质量的元器件
采用高品质的元器件,降低故障率。
4. 采用备份和冗余设计
在关键系统中使用备份和冗余电源设计,以确保系统的正 常运行。
06
CATALOGUE
开关电源应用实例
开关电源在电子产品中的应用实例
1 2 3
02
用于控制开关管的导通时间,从而控制输出功率。
保护电路
03
用于检测开关电源的状态,如过压、欠压、过流和过温等异常
情况,并采取相应的保护措施。
03
CATALOGUE
开关电源设计与优化
开关电源的参数设计
01
02
03
04
输入电压范围
开关电源培训资料
1 2
遵守相关安全规定
在使用开关电源时,应遵守相关安全规定,如 设备操作指南、安全守则等。
确保电源已关闭
在开始工作前,必须确保开关电源已经关闭, 以避免电击危险。
3
佩戴防静电手环
在操作开关电源时,应佩戴防静电手环,以避 免静电放电影响。
开关电源的维护保养
定期检查
01
应定期检查开关电源的外观及散热风扇是否正常工作,如有异
分类
根据不同的转换类型,开关电源可分为正激式、反激式、推 挽式、半桥式和全桥式等。
开关电源的基本原理
工作原理
开关电源通过将市电转换为高频脉冲,再通过变压器和整流电路将脉冲转换 为直流电输出。
优点
效率高、体积小、重量轻、输出电压可调等。
开关电源的主要组成部件
输入电路
包括滤波器、保险丝、输入整流器等,用 于接收市电并将其转换为直流电。
输出特性
包括输出电压精度、负载效应、纹波电压 等。
过载能力
测试电源在过载情况下的稳定性和温升。
效率与散热性能
通过实测功率和温升评估电源效率与散热 性能。
故障排除的基本步骤
功能测试
初步检查电源的输入、输出、 保护等功能是否正常。
电路板维修
检查电路板上的电子元件是否 有烧坏、断裂、脱焊等现象, 逐一修复。
外观检查
观察电源外壳、散热器、电路 板等是否有明显损坏或异常现 象。
电源故障码读取
如有故障码显示,先读取并记 录故障码,以便后续分析。
其他维修
检查电源的其他部件,如变压 器、滤波器、整流器等,进行 相应维修。
常见故障分析与处理
无输出电压
可能原因是电源未接入市电、保险 丝熔断、电源变压器损坏等,可逐 一排查解决。
开关电源常用元器件
开关电源常用元器件开关电源是一种将交流电转化为稳定直流电的电子设备,它常用于各种电子设备中,如计算机、电视机、手机等。
开关电源的工作原理是通过开关管的开关动作,将输入交流电转换成高频脉冲信号,再通过滤波电路将其变成稳定的直流电输出。
在开关电源中,常用的元器件有变压器、整流器、滤波电容、稳压器等。
我们来介绍一下变压器。
变压器是开关电源中必不可少的元器件之一,它起到了将输入电压变换为所需输出电压的作用。
变压器的工作原理是利用电磁感应的原理,通过输入线圈和输出线圈之间的磁耦合作用,实现电压的变换。
在开关电源中,变压器一般采用高频变压器,其特点是体积小、重量轻、效率高。
接下来,我们来介绍一下整流器。
整流器是开关电源中的另一个重要元器件,它起到了将交流电转换为直流电的作用。
整流器的工作原理是利用二极管的单向导电特性,将交流电信号转换为单向的直流电信号。
在开关电源中,常用的整流电路有半波整流电路和全波整流电路。
半波整流电路只能利用交流电信号的一半周期,而全波整流电路则能够利用交流电信号的整个周期,因此全波整流电路的输出电压更为稳定。
除了变压器和整流器,滤波电容也是开关电源中常用的元器件之一。
滤波电容通过存储电荷和释放电荷的方式,平滑输出电压,减小电压的纹波。
在开关电源中,滤波电容一般放置在整流器的输出端,起到了滤波的作用。
滤波电容的容值越大,滤波效果越好,输出电压的纹波越小。
稳压器也是开关电源中不可或缺的元器件之一。
稳压器的作用是将滤波之后的直流电压稳定在所需的输出电压。
稳压器可以分为线性稳压器和开关稳压器两种。
线性稳压器的工作原理是通过调整电阻的方式来稳定输出电压,但效率较低。
而开关稳压器则是通过开关管的开关动作来实现稳压,具有高效率和稳定性好的特点。
开关电源常用的元器件包括变压器、整流器、滤波电容和稳压器。
通过它们的协同工作,开关电源能够将输入的交流电转换为稳定的直流电输出。
这些元器件各自有着不同的工作原理和特点,但它们在开关电源中的作用都是不可或缺的。
开关电源电子元器件组成图解
开关电源电子元器件组成图解常见的计算机用电源的功能是将输入的交流市电(AC110V/220V),经过隔离型交换式降压电路转换出各硬件所需的各种低压直流电:3.3V、5V、12V、-12V及提供计算机关闭时待命用的5V Standby(5VSB)。
所以电源内部同时具备了耐高压、大功率的组件以及处理低电压及控制信号的小功率组件。
电源转换流程为交流输入→EMI滤波电路→整流电路→功率因子修正电路(主动或是被动PFC)→功率级一次侧(高压侧)开关电路转换成脉流→主要变压器→功率级二次侧(低压侧)整流电路→电压调整电路(例如磁性放大电路或是DC-DC转换电路)→滤波(平滑输出涟波,由电感及电容组成)电路→电源管理电路监控输出。
以下从交流输入端EMI滤波电路常见的组件开始介绍。
交流电输入插座此为交流电从外部输入电源的第一道关卡,为了阻隔来自电力在线干扰,以及避免电源运作所产生的交换噪声经电力线往外散布干扰其它用电装置,都会于交流输入端安装一至二阶的EMI(电磁干扰)Filter(滤波器),其功能就是一个低通滤波器,将交流电中所含高频的噪声旁路或是导向接地线,只让60Hz左右的波型通过。
上面照片中,中央为一体式EMI滤波器电源插座,滤波电路整个包于铁壳中,能更有效避免噪声外泄;右方的则是以小片电路板制作EMI滤波电路,通常使用于无足够深度安装一体式EMI滤波器的电源供应器,少了铁皮外壳多少会有噪声泄漏情形;而左边的插座上只加上Cx与Cy电容(稍后会介绍),使用这类设计的电源,其EMI滤波电路通常需要做在主电路板上,若是主电路板上的EMI电路区空空如也,就代表该区组件被省略掉了。
目前使用12公分风扇的电源供应器内部空间都不太能塞下一体式EMI滤波器,所以大多采用照片左右两边的做法。
X电容(Cx,又称为跨接线路滤波电容)这是EMI滤波电路组成中,用来跨接火线(L)与中性线(N)间的电容,用途是消除来自电力线的低通常态噪声。
开关电源各磁性元器件的分布参数
开关电源各磁性元器件的分布参数开关电源是一种将输入电压转换为所需要的输出电压和电流的电源电路,其核心是磁性元器件。
磁性元器件主要包括变压器、电感和电感转变器等。
这些磁性元器件的分布参数对开关电源的性能起着重要的影响。
本文将详细介绍开关电源各磁性元器件的分布参数。
一、变压器的分布参数:1. 漏感Llk:变压器的漏感是指在变压器的两个绕组间存在一定的自感现象,即绕组之间产生的磁通量不能完全经过另一个绕组。
漏感的大小与绕组的结构和绕组之间的磁场环境有关。
漏感的存在使得变压器的输出电压受到负载电流的影响。
2. 漏感阻抗Zlk:漏感阻抗是指变压器的漏感对交流电的阻抗性质。
漏感阻抗的大小与漏感Llk和频率有关。
漏感阻抗越大,对电流的阻抗性能越好,输出电压的稳定性越高。
3.互感Lm:互感是指变压器的两个绕组之间通过磁场而相互感应的现象。
互感的存在使得变压器实现电压转换,并将输入电压与输出电压隔离。
4.耦合系数k:耦合系数是指变压器的两个绕组之间的磁耦合程度。
耦合系数越大,两个绕组之间的互感越强,输出电压的稳定性越好。
二、电感的分布参数:1. 漏感Llk:电感的漏感是指在电感线圈中存在一定的自感现象。
漏感的大小与线圈的结构和线圈之间的磁场环境有关。
漏感的存在使得电感对交流电的阻抗性能增加。
2. 漏感阻抗Zlk:漏感阻抗是指电感的漏感对交流电的阻抗性质。
漏感阻抗的大小与漏感Llk和频率有关。
漏感阻抗越大,对电流的阻抗性能越好。
3.互感Lm:互感是指两个电感线圈之间通过磁场而相互感应的现象。
互感的存在使得电感实现电压转换,并将输入电压与输出电压隔离。
4.耦合系数k:耦合系数是指电感的两个线圈之间的磁耦合程度。
耦合系数越大,两个线圈之间的互感越强,输出电压的稳定性越好。
三、电感转变器的分布参数:1. 输入电感Lint:输入电感是指电感转变器的输入端的电感。
输入电感的大小与电感转变器的结构和输入端的磁场环境有关。
2. 输出电感Lout:输出电感是指电感转变器的输出端的电感。
开关电源磁性元件2
“时钟频率”是控制IC芯片产生的时钟脉冲频率。
通常,开关频率与时钟频率相同,但不总是这样。
偶尔,控制IC芯片经分频获得低的开关频率。
特别将推挽IC控制芯片用于单端正激变换器,仅用两个开关驱动中的一个,保证最大占空度不超过50%。
在这种情况下,开关频率是时钟频率的一半通常发生混淆是推挽类拓扑。
推挽类(推挽,半桥和全桥)功率电路每个功率开关以1/2时钟频率驱动,电路的开关频率就是时钟频率。
变压器和单个功率开关和单个整流器都以“变压器频率f T”工作,它是开关频率的一半。
电路输出滤波工作在开关频率。
7.1.7 占空度占空度D定义为功率开关导通时间T on与开关周期T的比:D=T on/T。
在单端正激变换器中,这很容易明白。
但在双端双路交错正激和推挽类变换器中,时常发生混乱。
例如,双端双路交错正激变换器中,对于每一路,在输入电压最低U i min时最大占空度约为0.45,每路变压器在45%时间内传输功率,传输总功率的一半。
而对输出滤波电感占空度则为0.9。
在半桥电路工作于最低电压时,占空度接近90%(D=0.9)。
变压器在90%的时间传输功率,90%时间电压脉冲加在输入滤波器上等等。
但对于单个功率开关和单个整流器,总是交替导通,占空度仅45%。
输出滤波器可以看成D=0.5T on/0.5T=T on/T。
在整个电源设计中,应保持D的定义一致。
正激或推挽类变换器稳态时,当输入电压变化时,反馈控制电路根据输入电压的变化反比改变占空度D,以维持输出电压的稳定U o=U2’D。
U2’≈U i/n-滤波器输入电压,等于变压器次级电压减去整流二极管压降。
因此U T U DfnUfi oniso s==(7-1)式中f S=1/T-开关频率。
当输出电压恒定时,稳态情况下变压器线圈上的伏秒为常数,与电网电压和负载电流无关。
当输入电压最低(U i min)时,占空度最大,还要考虑到以下对最大占空度的限制:①根据输出电压调节范围,在输入电压最低时应保证输出最高电压。
开关电源各磁性元器件的分布参数
开关电源各磁性元器件的分布参数开关电源是一种能够将电源输入的直流电转换为经过开关管开关调制后的高频方波电流输出的电源。
开关电源中常使用到的磁性元器件包括变压器、电感器、磁环和补偿电感等。
本文将分别介绍这些磁性元器件的分布参数,包括互感系数、漏感系数、品质因数和饱和电感等。
1.变压器:变压器是开关电源中最常见的磁性元器件之一,其主要用于实现电压变换、隔离和电流控制等功能。
变压器的互感系数(k)是衡量一组线圈中能够转移能量的比例,k的范围通常在0.8到1之间。
当变压器的一端开路时,另一端的电流不能完全传导到另一线圈,形成了漏感。
漏感系数(k_m)是分析变压器性能的重要参数,其数值范围一般在0.03到0.3之间。
同时,变压器的品质因数(Q)是描述其在工作频率下的能量传输效率的指标,其数值越大,表示能量传输越高效。
2.电感器:电感器是通过感应磁场来储存和释放电能的元件。
开关电源中使用到的电感器主要包括电感线圈、磁环和电感峰值等。
电感线圈的主要参数是饱和电感(L_s)和功率损耗(R_s)。
饱和电感是在给定电流下,电感线圈中储存的能量的最大值。
功率损耗是电感器在工作时由于电阻而产生的能量损耗。
磁环是一种通过改变线圈的电流来调整电感器参数的设备。
3.磁环:磁环是用于储存和调整磁场能量的一种磁性材料。
在开关电源中,磁环主要用于调整电感器的感应能量。
磁环的厚度、面积和抗磁饱和能力等是影响其性能的重要参数。
4.补偿电感:开关电源中的补偿电感用于实现对电源端电感的变化进行补偿,从而提高系统的稳定性和效率。
补偿电感的主要参数是补偿比(R_c),它是补偿电感的导磁性能与电源端电感的比值。
当补偿比为1时,表示补偿电感和电源端电感的导磁性能相等。
综上所述,开关电源中的磁性元器件包括变压器、电感器、磁环和补偿电感等,它们都具有不同的分布参数。
了解和掌握这些分布参数有助于正确选择磁性元器件,优化开关电源的性能和效率。
开关电源各个元器件设计
很全的开关电源各个元器件--计算/选型开关电源元器件选型—保险丝第一个安规元件—保险管1作用:安全防护。
在电源出现异常时,为了保护核心器件不受到损坏。
2技术参数:额定电压V、额定电流I、熔断时间I^2RT。
3分类:快断、慢断、常规1、0.6为不带功率因数校正的功率因数估值2、Po输出功率3、η 效率(设计的评估值)4、Vinmin 最小的输入电压5、2为经验值,在实际应用中,保险管的取值范围是理论值的1.5~3倍。
6、0.98 PF值开关电源元器件选型—热敏电阻NTC的作用NTC是以氧化锰等为主要原料制造的精细半导体电子陶瓷元件。
电阻值随温度的变化呈现非线性变化,电阻值随温度升高而降低。
利用这一特性,在电路的输入端串联一个负温度系数热敏电阻增加线路的阻抗,这样就可以有效的抑制开机时产生的浪涌电压形成的浪涌电流。
当电路进入稳态工作时,由于线路中持续工作电流引起的NTC发热,使得电阻器的电阻值变得很小,对线路造成的影响可以完全忽略。
NTC的选择公式对上面的公式解释如下:1. Rt 是热敏电阻在T1温度下的阻值;2. Rn是热敏电阻在Tn常温下的标称阻值;3. B是材质参数;(常用范围2000K~6000K)4. exp是以自然数e 为底的指数(e =2.{{71828:0}} );5. 这里T1和Tn指的是K度即开尔文温度,K度=273.15(绝对温度)+摄氏度. 开关电源元器件选型—压敏电阻压敏电阻的作用1、压敏电阻是一种限压型保护器件。
利用压敏电阻的非线性特性,当过电压出现在压敏电阻的两极间,压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值,从而实现对后级电路的保护。
2、主要作用:过电压保护、防雷、抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、高压灭弧、消噪、保护半导体元器件等。
3、主要参数有:压敏电压、通流容量、结电容、响应时间等。
4、压敏电阻的响应时间为ns级,比空气放电管快,比TVS管(瞬间抑制二极管)稍慢一些,一般情况下用于电子电路的过电压保护其响应速度可以满足要求。
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电阻器 电容器 半导体器件(二极管、整流桥、三极管、 电感和高频变压器 集成器件(IC、光耦等) 保险管及配件
MOSFET等)
一,电阻的分类
电阻几乎是任何一个电子线路中不可缺少的一种器件,顾名思
义,电阻的作用是阻碍电子的作用。在电路中主要的作用是:缓 冲、负载、分压分流、保护等作用。 按功能分类:固定电阻器、可变电阻器和特殊电阻器。 按制造工艺和材料分:电阻器可分为合金型、薄膜型和合成型, 其中薄膜型又分为碳膜、金属膜和金属氧化膜等。 按用途分:电阻器可分为通用型、精密型、高阻型、高压型、 高频无感型和特殊电阻。其中特殊电阻又分为光敏电阻、热敏电 阻、压敏电阻等。
三、半导体器件
二极管
半导体二极管由一个PN结,再加上电极、引线,封装而成。
二极管的分类
根据制造材料的不同,有多个种类和不同用途。普通二极管按材料分:有 分硅二极管和锗二极管。 按用途分:有整流二极管、检波二极管、开关二极管、稳压二极管、快恢复 二极管、肖特基二极管等。 在开关电源中常用的整流二极管为1N4007,开关二级管1N4148,快速二极管 FR107,还有稳压二极管、快恢复二级管和肖特基二极管根据使用情况选择 型号。
允许误差: 允许误差是指电阻器和电位器实际阻值对
于标称阻值的最大允许偏差范围。它表示产品的精度。
选用标准除阻值外就是电压和功率了,一般使用中1/8W,1/4W的贴片电阻和碳膜、金属膜电
阻就可以了,高电压,大功率的场合就需要考虑其他因素了。
电阻的阻值读法
贴片电阻的读法
3位:前2位为有效数字,第三位为0的个数,小数点用大写字母R表示。如473的阻值 就是:47000Ω即47K Ω,4R7就是4.7 Ω 4位:前2位为有效数字,第三位为0的个数,小数点用大写字母R表示。如4703的阻 值就是:470000Ω即470K Ω, R154就是0.154Ω
电阻的性能指标与选用
标称阻值:标称阻值是产品标志的“名义”阻值,其单位为欧、千欧、兆欧。标称阻值系列
如下表所示。常用固定电阻器的阻值都应符合表所列数值乘以10 n欧姆,其中n为整数。
额定功率电阻器的额定功率是在规定的环境温度和湿
度下,假定周围空气不流通,在长期连续负载而不损坏 或基本不改变性能的情况下,电阻器上 允许消耗的最大功率。当超过额定功率时,电阻器的阻 值将发生变化,甚至发热烧毁。常用的有上1/20W, 1/8W,1/4W,1/2W,1 W,2W。
保险管保险管的选用要根据电源的功率和使用条件选
用,一般保险管的额定电流要大于电源额定功率下最大电 流的2.5倍。在换用保险管时要选择型号相同的保险管。其 他配件: 散热片、绝缘垫片等在开关电源中也是开关电源中常用的配件。
色环电阻的读法
分四色环和五色环
电阻的阻值读法
压敏电阻
压敏电阻是一种以氧化锌为主要成份的金属氧化物半导体非线 性电阻元件;电阻对电压较敏感,当电压达到一定数值时,电阻迅 速导通。由于压敏电阻具有良好的非线特性、通流量大、残压水平 低、动作快和无续流等特点。被广泛应用于电子设备防雷。
二、电容器
损坏和击穿。
电容的容值标注方法
直接表示法
这种表示方法直接标示在电容上,如铝电解电容直接标示额定电压值,容值及温 度范围。
数码表示法一般用三位数表示容量的大小。前面两位数字为电容器标称容量
的有效数字,第三位数字表示有效数字后面零的个数,它们的单位是pF。如102 表示1000pF;221表示220pF;224表示22X104 PF。在这种表示方法中有一个特 殊情况,就是当第三位数字用“9”表示时,是用有效数字乘上10-1来表示容量的。 如229表示 22X10-1pF即2.2pF。
是开关电源中起控制作用的器 的稳定性。 IC的选用要根据开 选用合适的IC,并设计好外围 源产品的稳定性和可靠性。 在IC的表面都标有IC的型 如L6562N, NCP1396, 时候要参考对应的
IC型号的识别:通常 号及生产制造厂商, QY3100等;使用的 DATASHEET.
六、保险管及其他
功率MOSFET
功率MOSFET(MOS管) 是开关电源中最常用的开 关器件。 按频率分:一般可分为低频、 高频和超高频三类;开关电 源中常用高频MOS管。 常用封装有:贴片: TO-252;直插: TO-220;TO-247等。
半导体器件的选用
在选用半导体器件时,主要考虑其额定电流,耐压值、正
高频变压器
在开关电源中,高频变压器用来做为能 量传递和隔离器件。通常有2组以上绕 组。根据开关电源所选方案和功率的不 同有不同的结构。
电感和变压器的基本参数
电感量 匝数 绕组起脚与收脚 漏感(变压器) 直流电阻
五、集成器件(IC)
集成器件(IC) 件, 它决定着开关电源 关电源设计时的要求 电路, 才能保证整个电
向压降、导通电阻等;另外还要考虑一些寄生电阻、电容、 电感等,在开关电源设计中这些都是很重要的参数;具体 的型号要参考半导体设计生产厂家提供的规格书 (DATASHEET)。
四、电感和高频变压器
电感:
用导线、磁性材料(磁芯)、电极和固定材 料(骨架)构成的。在开关电源中起滤波、 能量传递等作用; 电感的形状根据使用条件的不同有很多,在 开关电源中常用的有环形、工形、也有很多 用变压器类型的骨架和磁性来做电感。和变 压器不同的是其绕组只有一组。 常用的共模电感是在同一个磁芯上绕制2组 匝数相同的线圈。
电容器是一种储能元件。在电路中用于调谐、滤波、耦合、
旁路、能量转换和延时等。 开关电源中常用的电容器有:
贴片陶瓷电容 插件陶瓷电容 铝电解电容 安规电容
贴片陶瓷电容
贴片电容(单片陶瓷电容器)是目前用量比较大的常用元件,主要有
NPO、 X7R、 Z5U、 Y5V 等不同的规格,不同的 规格有不同的用途。 一般来讲, 贴片电容 的优点是: 高频特性好, 温度特性好,缺点是容 量较小。 封装形式同贴片电 阻。
插件陶瓷电容
和贴片陶瓷电容一样, 高频特性好, 温度特性好, 容量小,
相比贴片陶电容可做较高的电压。
电解电容
以铝、钽、钛等金属氧化膜作介质的电容器。应用最广的是铝电解
电容器。它容量大、体积小,耐压高(但耐压越高,体积也就越大), 一般在500V以下。常用于交流旁路和滤波。缺点是容量误差大,且随 频率而变动,绝缘电阻低,寿命短。 安规电容是指用于这样的场合,即电容器失效后,不会导致电击, 不危及人身安全. 它
电容的选用
不同的电路应选用不同种类的电容器在电源滤波、退耦电路中应选用电解电容 器。在高频、高压电路中应选用陶瓷电容、云母电容。在谐振电路中,可选用云母、 陶瓷、有机簿膜等电容器。用作隔直流时可选用纸介、涤纶、云母、 电解等电容器。用在调谐回路时,可选用空气介质或小型密封可变电容器。在选用时 还应注意电容器的引线形式。 可根据实际需要选择焊片引出、 接线引出、 螺丝引出等, 以适应线路的插孔要求。 电容器耐压的选择电容器的额定电压应高于实际工作电压的工10-20%, 对工作 电压稳定性较差的电路,可留有更大的余量,以确保电容器不被
贴片电阻
片式固定电阻器,从 Chip Fixed Resistor直接翻译过来的,俗称贴片电阻(SMD Resistor) 。 常用尺寸:0402 0603 0805 1206 1812等
特点:耐潮湿,高温,温度系数小。体积小,重量轻;适应再流焊与波峰焊;电性
能稳定,可靠性高;装配成本低,并与自动装贴设备匹配; 机械强度高、高频特性优越。
安规电容
包括了X电容和Y电容。
X电容 x电容是跨接在电力线两线(L-N)
之间的电容,一般选用金属薄膜电容。
安规电容
Y电容
Y电容是分别跨接在电力线两线和地之间(L-E,N-E)的电容,一般是成对出现。
基于漏电流的限 制, Y电容值不能太 大, 一般X电容是uF 级,Y电容是nF级。 X电容抑制差模干 扰, Y电容抑制共模 干扰。
三极管
三极管的分类 三极管一般以功率、频率分类。按频率分:一般可分为低频、高 频和超高频三类;按功率分:一般可分为小功率、中功率和大功 率三类。 在使用中功率和大功率的晶体管时,为达到要求的输出功率, 一般要加散热片。三极管的封装:贴片:SOT-23(小功率)、 TO-252(中、大功率)插件: TO-92(小功率)、TO-220(中、 大功率)等
二极管的封装
贴片二极管:封装形式有玻璃封装和塑封,封装尺寸有0805,1206, SOD-123 等,封装尺寸和功率有关。 插件二极管:一般按其直径表示其封装,如 DO-40,DO-35,大功率快恢复二极 管也常用TO220等封装。
整流桥
用于将交流电压进行全波整
流,使成为可被使用的直流电 压。 4个引脚,2个为AC输入脚, 2个为DC输出脚,在封装上都 有标示。 封装形式有贴片式和直插式。
金属氧化膜电阻
电阻在高温下工作,要有长期的安定性、稳定性,电阻的皮膜单位面积就要负载 较高的电力,以适其工作的要求,而金属氧化皮膜电阻器就是合适的电阻。 这种电阻器的主要特点是耐高温,工作温度范围为140~235℃在短时间内可超负 荷使用;电阻率较低,小功率电阻器的阻值不超过100千欧,因此应用范围受到限制, 但可用作补充金属膜电阻器的低阻部分
Hale Waihona Puke 碳膜电阻 是目前电子、电器产品中使用量最大,价格最便宜,大多制成色码电阻。 优点:制作简单,成本低; 缺点:稳定性差,噪音大、误差大。
金属膜电阻
金属膜电阻器就是以特种金属或合金作电阻材料,用真空蒸发或溅射的方法,在 陶瓷或玻璃基本上形成电阻膜层的电阻器。 常常作为精密和高稳定性的电阻器而广泛 应用,同时也通用于各种无线电电子设备中。 优点:体积小、噪声低、稳定性好 缺点:成本较高