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開關電源基礎(一)

開關電源是利用現代電力電子技術,控制開關管開通和關斷的時間比率,維持穩定輸出電壓的一種電源,開關電源一般由脈衝寬度調製(PWM)控制IC和MOSFET構成。

開關電源的常用元器件綜述:

電阻

  1. 取樣電阻—構成輸出電壓的取樣電路,將取樣電壓送至反饋電路。

  2. 均壓電阻—在開關電源的對稱直流輸入電路中起到均壓作用,亦稱平衡電阻。

  3. 分壓電阻—構成電阻分壓器。

  4. 洩放電阻—斷電時可將電磁干擾(EMI)濾波器中電容器儲存的電荷洩放掉。

  5. 限流電阻—起限流保護作用,如用作穩壓管、光耦合器及輸入濾波電容的限流電阻。

  6. 電流檢測電阻—與過電流保護電路配套使用,用於限制開關電源的輸出電流極限。

  7. 分流電阻—給電流提供旁路。

  8. 負載電阻—開關電源的負載電阻(含等效負載電阻)。

  9. 最小負載電阻—為維持開關電源正常工作所需要的最小負載電阻,可避免因負載開路而導致輸出電壓過高。

  10. 假負載—在測試開關電源效能指標時臨時接的負載(如電阻絲、水泥電阻)。

  11. 濾波電阻—用作LC型濾波器、RC型濾波器、π型濾波器中的濾波電阻。

  12. 偏置電阻—給開關電源的控制端提供偏壓,或用來穩定電晶體的工作點。

  13. 保護電阻—常用於RC型吸收回路或VD、R、C型鉗位保護電路中。

  14. 頻率補償電阻—例如構成誤差放大器的RC型頻率補償網路。

  15. 阻尼電阻—防止電路中出現諧振。

電容

  1. 濾波電容—構成輸入濾波器、輸出濾波器等。

  2. 耦合電容—亦稱隔直電容,其作用時隔斷直流訊號,只讓交流訊號通過。

  3. 退藕電容—例如電源退藕電容,可防止產生自激振盪。

  4. 軟啟動電容—構成軟啟動電路,在軟啟動過程中使輸出電壓和輸出電流緩慢地建立起來。

  5. 補償電容—構成RC型頻率補償網路。

  6. 加速電容—用於提高電晶體的開關速度。

  7. 振盪電容—可構成RC型、LC型振盪器。

  8. 微分電容—構成微分電路,獲得尖脈衝。

  9. 自舉電容—用於提升輸入級的電源電壓,亦可構成電壓前饋電路。

  10. 延時電容—與電阻構成RC型延時電路。

  11. 儲能電容—例如極性反轉式DC/DC變換器中的泵電容。

  12. 移相電容—構成移相電路。

  13. 倍壓電容—與二極體構成倍壓整流電路。

  14. 消噪電容—用於濾除電路中的噪聲干擾。

  15. 中和電容—消除放大器的自激振盪。

  16. 抑制干擾的電容器—在EMI濾波器中,可分別濾除串模和共模干擾。

  17. 安全電容—含X電容和Y電容。

  18. X電容—能濾除由一次繞組、二次繞組耦合電容器產生的共模干擾,可為從一次側耦合到二次側的干擾電流提供迴流路徑,防止該電流通過二次側耦合到大地。

  19. Y電容—能濾除電網之間串模干擾,常用於EMI濾波器中。

電感

  1. 濾波電感—構成LC型濾波器。

  2. 儲能電感—常用於降壓式或升壓式DC/DC變換器電路中。

  3. 振盪電感—構成LC型振盪器。

  4. 共模電感—亦稱共模扼流圈,常用於EMI濾波器中,對共模干擾起到抑制作用。

  5. 串模電感—亦稱串模扼流圈,它採用單繞組結構,一般串聯在開關電源的輸入電路中。

  6. 頻率補償電感—構成LC型、LCR型頻率補償網路。

二極體

  1. 整流二極體—低頻整流、高頻整流。

  2. 續流二極體—常用於降壓式DC/DC變換器中;若在繼電器、電機等的繞組兩端並聯續流二極體,即可為反電動勢提供洩放回路,避免損壞驅動管。

  3. 鉗位二極體—構成VD、R、C型鉗位電路,吸收尖峰電壓,對MOSFET功率場效電晶體起保護作用。

  4. 阻塞二極體—鉗位保護電路中的二極體,亦稱為阻尼二極體。

  5. 保護二極體—用於半波整流電路中,在負半周時給交流電提供迴路。

  6. 隔離二極體—可實現訊號隔離。

  7. 抗飽和二極體—將二極體串聯在功率開關管的基極上,可降低功率開關管的飽和深度,提高關斷速度。

場管

  1. 用作PWM調製器的功率開關管;構成恆壓/恆流輸出式開關電源的電壓控制和電流控制環路;構成截流輸出型開關電源的截流控制環;構成開關穩壓器的通/斷控制、欠電壓、過電壓保護、過電流保護等電路。
  2. MOSFET用作PWM調製器或開關穩壓控制器的功率開關管。

變壓器

  1. 工頻變壓器—對交流電源進行變壓與隔離,再經過整流濾波後給DC/DC變換器(即開關穩壓器)供電。

  2. 高頻變壓器—對高頻電源進行儲能、變壓和隔離,適用於無工頻變壓器的開關電源中。