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  • 这也太实用了吧!开关电源MOSFET选型与使用

    -END- 来源 | 硬十 | 整理文章为传播相关技术,版权归原作者所有 | | 如有侵权,请联系删除 | 【1】看完就会!这文章把PCB的工艺流程讲的太清楚了吧! 【2】AD中关于绕等长的方式与方法,你不进来看一下! 【3】规则设置如何应用于我的PCB设计? 【4】七步!教你确定PCB布局和布线 【5】最强钽电容知识大全! 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-11-22 关键词: 硬件 开关电源

  • 适用于数据中心和通信基站所用的工业设备的开关电源的N沟道功率MOSFET

    适用于数据中心和通信基站所用的工业设备的开关电源的N沟道功率MOSFET

    在生活中,你可能接触过各种各样的电子产品,那么你可能并不知道它的一些组成部分,比如它可能含有的N沟道功率MOSFET,那么接下来让小编带领大家一起学习N沟道功率MOSFET。 东芝电子元件及存储装置株式会社(“东芝”)今日宣布,其“U-MOS X-H系列”产品线新增采用其最新一代工艺制造而成的80V N沟道功率MOSFET--- TPH2R408QM和TPN19008QM。新款MOSFET适用于数据中心和通信基站所用的工业设备的开关电源。 NMOS英文全称为N-Metal-Oxide-Semiconductor。 意思为N型金属-氧化物-半导体,而拥有这种结构的晶体管我们称之为NMOS晶体管。 MOS晶体管有P型MOS管和N型MOS管之分。由MOS管构成的集成电路称为MOS集成电路,由NMOS组成的电路就是NMOS集成电路,由PMOS管组成的电路就是PMOS集成电路,由NMOS和PMOS两种管子组成的互补MOS电路,即CMOS电路。 新增产品包括采用表面贴装SOP Advance封装的“TPH2R408QM”以及采用TSON Advance封装的“TPN19008QM”。 NMOS的特性,Vgs大于一定的值就会导通,适合用于源极接地时的情况(低端驱动),只要栅极电压达到4V或10V就可以了。 PMOS的特性,Vgs小于一定的值就会导通,适合用于源极接VCC时的情况(高端驱动)。但是,虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动,但由于导通电阻大,价格贵,替换种类少等原因,在高端驱动中,通常还是使用NMOS。 由于采用了其最新一代的工艺制造技术,与当前U-MOS Ⅷ-H系列中的80V产品相比,新款80V U-MOS X-H产品的漏源导通电阻降低了大约40%。通过优化器件结构,漏源导通电阻与栅极电荷特性[1]之间的平衡也得到了进一步的改善[2]。因此,新产品可提供业界最低[3]功耗。 相信通过阅读上面的内容,大家对N沟道功率MOSFET有了初步的了解,同时也希望大家在学习过程中,做好总结,这样才能不断提升自己的设计水平。

    时间:2020-11-17 关键词: 数据中心 功率mosfet 开关电源

  • 开关电源IC内部结构是什么样的?一文剖析!

    作为一名电源研发工程师,自然经常与各种芯片打交道,可能有的工程师对芯片的内部并不是很了解,不少同学在应用新的芯片时直接翻到Datasheet的应用页面,按照推荐设计搭建外围完事。如此一来即使应用没有问题,却也忽略了更多的技术细节,对于自身的技术成长并没有积累到更好的经验。 今天以一颗DC/DC降压电源芯片LM2675为例,尽量详细讲解下一颗芯片的内部设计原理和结构,IC行业的同学随便看看就好,欢迎指教。 LM2675-5.0的典型应用电路: 图1 打开LM2675的DataSheet,首先看看框图: 图2 图2包含了电源芯片的内部全部单元模块。BUCK结构我们已经很理解了,这个芯片的主要功能是实现对MOS管的驱动,并通过FB脚检测输出状态来形成环路控制PWM驱动功率MOS管,实现稳压或者恒流输出。这是一个非同步模式电源,即续流器件为外部二极管,而不是内部MOS管。 下面咱们一起来分析各个功能是怎么实现的。 基准电压 类似于板级电路设计的基准电源,芯片内部基准电压为芯片其他电路提供稳定的参考电压。这个基准电压要求高精度、稳定性好、温漂小。芯片内部的参考电压又被称为带隙基准电压,因为这个电压值和硅的带隙电压相近,因此被称为带隙基准。这个值为1.2V左右,如图3的一种结构: 图3 这里要回到课本讲公式,PN结的电流和电压公式: 可以看出是指数关系,Is是反向饱和漏电流(即PN结因为少子漂移造成的漏电流)。这个电流和PN结的面积成正比,即Is->S。 如此就可以推导出: Vbe=VT*ln(Ic/Is)  回到图3,由运放分析VX=VY,那么就是: I1*R1+Vbe1=Vbe2 这样可得: I1=△Vbe/R1 而因为M3和M4的栅极电压相同,因此电流I1=I2,所以推导出公式: I1=I2=VT*ln(N/R1) N是Q1、Q2的PN结面积之比。 这样我们最后得到基准: Vref=I2*R2+Vbe2 I1是正温度系数的,而Vbe是负温度系数的,再通过N值调节一下,可实现很好的温度补偿,得到稳定的基准电压。 N一般业界按照"8"设计,要想实现零温度系数,根据公式推算出: Vref=Vbe2+17.2*VT 所以大概在1.2V左右。目前在低压领域可以实现小于1V的基准,而且除了温度系数还有电源纹波抑制PSRR等问题,限于水平没法深入了。 最后的简图见图4,运放的设计当然也非常讲究。 图4 图5温度特性仿真。 图5 振荡器OSC和PWM 我们知道开关电源的基本原理是利用PWM方波来驱动功率MOS管,那么自然需要产生振荡的模块。原理很简单,就是利用电容的充放电形成锯齿波和比较器来生成占空比可调的方波。 图6 详细的电路设计图见图7: 图7 这里有个技术难点是在电流模式下的斜坡补偿,针对的是占空比大于50%时为了稳定斜坡,额外增加了补偿斜坡。笔者也是粗浅了解,有兴趣同学可详细学习。 误差放大器 误差放大器的作用是为了保证输出恒流或者恒压,对反馈电压进行采样处理。从而来调节驱动MOS管的PWM,如图8: 图8 驱动电路 最后的驱动部分结构很简单,就是很大面积的MOS管,电流能力强。 图9 其他模块电路 这里的其他模块电路是为了保证芯片能够正常和可靠的工作,虽然不是原理的核心,却实实在在的在芯片的设计中占据重要位置。 具体说来有几种功能: 1)启动模块 启动模块的作用自然是来启动芯片工作的,因为上电瞬间有可能所有晶体管电流为0并维持不变,这样没法工作。启动电路的作用就是相当于“点个火”,然后再关闭。如图10: 图10 上电瞬间,S3自然是打开的,然后S2打开可以打开M4、Q1等,就打开了M1、M2,右边恒流源电路正常工作,S1也打开了,就把S2给关闭了,完成启动。如果没有S1、S2、S3,瞬间所有晶体管电流为0。 2)过压保护模块OVP 很好理解,输入电压太高时,通过开关管来关断输出,避免损坏,通过比较器可以设置一个保护点。(图11) 图11 3)过温保护模块OTP 温度保护是为了防止芯片异常高温损坏,原理比较简单,利用晶体管的温度特性然后通过比较器设置保护点来关断输出。(图12) 图12 4)过流保护模块OCP 在譬如输出短路的情况下,通过检测输出电流来反馈控制输出管的状态,可以关断或者限流。如图13的电流采样,利用晶体管的电流和面积成正比来采样,一般采样管Q2的面积会是输出管面积的千分之一,然后通过电压比较器来控制MOS管的驱动。 图13 还有一些其他辅助模块设计。 恒流源和电流镜 在IC内部,如何来设置每一个晶体管的工作状态? 答案是通过偏置电流。 恒流源电路可以说是所有电路的基石,带隙基准也是因此产生的,然后通过电流镜来为每一个功能模块提供电流,电流镜就是通过晶体管的面积来设置需要的电流大小,类似镜像。 图14 结 语 以上大概就是一颗DC/DC电源芯片LM2675的内部全部结构,也算是把以前的皮毛知识复习了一下。 当然,这只是原理上的基本架构,具体设计时还要考虑非常多的参数特性,需要作大量的分析和仿真,而且必须要对半导体工艺参数有很深的理解,因为制造工艺决定了晶体管的很多参数和性能,一不小心出来的芯片就有缺陷甚至根本没法应用。整个芯片设计也是一个比较复杂的系统工程,要求很好的理论知识和实践经验。 最后,学而时习之,不亦说乎! 本文系网络转载,版权归原作者所有。如有问题,请联系我们,谢谢! 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-11-16 关键词: ic 开关电源

  • 开关电源IC内部结构是什么样的?一文剖析

    作为一名电源研发工程师,自然经常与各种芯片打交道,可能有的工程师对芯片的内部并不是很了解,不少同学在应用新的芯片时直接翻到Datasheet的应用页面,按照推荐设计搭建外围完事。如此一来即使应用没有问题,却也忽略了更多的技术细节,对于自身的技术成长并没有积累到更好的经验。 今天以一颗DC/DC降压电源芯片LM2675为例,尽量详细讲解下一颗芯片的内部设计原理和结构,IC行业的同学随便看看就好,欢迎指教。 LM2675-5.0的典型应用电路: 图1 打开LM2675的DataSheet,首先看看框图: 图2 图2包含了电源芯片的内部全部单元模块。BUCK结构我们已经很理解了,这个芯片的主要功能是实现对MOS管的驱动,并通过FB脚检测输出状态来形成环路控制PWM驱动功率MOS管,实现稳压或者恒流输出。这是一个非同步模式电源,即续流器件为外部二极管,而不是内部MOS管。 下面咱们一起来分析各个功能是怎么实现的。 基准电压 类似于板级电路设计的基准电源,芯片内部基准电压为芯片其他电路提供稳定的参考电压。这个基准电压要求高精度、稳定性好、温漂小。芯片内部的参考电压又被称为带隙基准电压,因为这个电压值和硅的带隙电压相近,因此被称为带隙基准。这个值为1.2V左右,如图3的一种结构: 图3 这里要回到课本讲公式,PN结的电流和电压公式: 可以看出是指数关系,Is是反向饱和漏电流(即PN结因为少子漂移造成的漏电流)。这个电流和PN结的面积成正比,即Is->S。 如此就可以推导出: Vbe=VT*ln(Ic/Is)  回到图3,由运放分析VX=VY,那么就是: I1*R1+Vbe1=Vbe2 这样可得: I1=△Vbe/R1 而因为M3和M4的栅极电压相同,因此电流I1=I2,所以推导出公式: I1=I2=VT*ln(N/R1) N是Q1、Q2的PN结面积之比。 这样我们最后得到基准: Vref=I2*R2+Vbe2 I1是正温度系数的,而Vbe是负温度系数的,再通过N值调节一下,可实现很好的温度补偿,得到稳定的基准电压。 N一般业界按照"8"设计,要想实现零温度系数,根据公式推算出: Vref=Vbe2+17.2*VT 所以大概在1.2V左右。目前在低压领域可以实现小于1V的基准,而且除了温度系数还有电源纹波抑制PSRR等问题,限于水平没法深入了。 最后的简图见图4,运放的设计当然也非常讲究。 图4 图5温度特性仿真。 图5 振荡器OSC和PWM 我们知道开关电源的基本原理是利用PWM方波来驱动功率MOS管,那么自然需要产生振荡的模块。原理很简单,就是利用电容的充放电形成锯齿波和比较器来生成占空比可调的方波。 图6 详细的电路设计图见图7: 图7 这里有个技术难点是在电流模式下的斜坡补偿,针对的是占空比大于50%时为了稳定斜坡,额外增加了补偿斜坡。笔者也是粗浅了解,有兴趣同学可详细学习。 误差放大器 误差放大器的作用是为了保证输出恒流或者恒压,对反馈电压进行采样处理。从而来调节驱动MOS管的PWM,如图8: 图8 驱动电路 最后的驱动部分结构很简单,就是很大面积的MOS管,电流能力强。 图9 其他模块电路 这里的其他模块电路是为了保证芯片能够正常和可靠的工作,虽然不是原理的核心,却实实在在的在芯片的设计中占据重要位置。 具体说来有几种功能: 1)启动模块 启动模块的作用自然是来启动芯片工作的,因为上电瞬间有可能所有晶体管电流为0并维持不变,这样没法工作。启动电路的作用就是相当于“点个火”,然后再关闭。如图10: 图10 上电瞬间,S3自然是打开的,然后S2打开可以打开M4、Q1等,就打开了M1、M2,右边恒流源电路正常工作,S1也打开了,就把S2给关闭了,完成启动。如果没有S1、S2、S3,瞬间所有晶体管电流为0。 2)过压保护模块OVP 很好理解,输入电压太高时,通过开关管来关断输出,避免损坏,通过比较器可以设置一个保护点。(图11) 图11 3)过温保护模块OTP 温度保护是为了防止芯片异常高温损坏,原理比较简单,利用晶体管的温度特性然后通过比较器设置保护点来关断输出。(图12) 图12 4)过流保护模块OCP 在譬如输出短路的情况下,通过检测输出电流来反馈控制输出管的状态,可以关断或者限流。如图13的电流采样,利用晶体管的电流和面积成正比来采样,一般采样管Q2的面积会是输出管面积的千分之一,然后通过电压比较器来控制MOS管的驱动。 图13 还有一些其他辅助模块设计。 恒流源和电流镜 在IC内部,如何来设置每一个晶体管的工作状态? 答案是通过偏置电流。 恒流源电路可以说是所有电路的基石,带隙基准也是因此产生的,然后通过电流镜来为每一个功能模块提供电流,电流镜就是通过晶体管的面积来设置需要的电流大小,类似镜像。 图14 结 语 以上大概就是一颗DC/DC电源芯片LM2675的内部全部结构,也算是把以前的皮毛知识复习了一下。 当然,这只是原理上的基本架构,具体设计时还要考虑非常多的参数特性,需要作大量的分析和仿真,而且必须要对半导体工艺参数有很深的理解,因为制造工艺决定了晶体管的很多参数和性能,一不小心出来的芯片就有缺陷甚至根本没法应用。整个芯片设计也是一个比较复杂的系统工程,要求很好的理论知识和实践经验。 最后,学而时习之,不亦说乎! -END- | 整理文章为传播相关技术,版权归原作者所有 | | 如有侵权,请联系删除 | 【1】看了这20种运放典型电路,你还敢说你用不到吗? 【2】直观的让人发毛!巧识滤波、稳压、比较、运放电路 【3】干货!运放的电压追随电路分析 【4】怎样理解运放的轨至轨特性?这篇文章给你打开大门! 【5】运放的电压追随电路 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-11-11 关键词: 电路图 开关电源

  • 当开关电源出现故障的时候,你知道该怎么做吗?

    当开关电源出现故障的时候,你知道该怎么做吗?

    在生活中,你可能接触过各种各样的电子产品,那么你可能并不知道它的一些组成部分,比如它可能含有的开关电源,那么接下来让小编带领大家一起学习开关电源。 开关电源作为一种电源转换设备在生活中随处可见,而一般人很少会知道它的基本常识和作用有哪些。开关电源是一种小型便携式电源转换设备,一般由外壳、开关、电源变压器和整流电路组成。可分为交流输出型和直流输出型,一般有插墙式和桌面式两种类型。常常应用于手机、照相机、电脑、游戏机等电子设备当中。 开关电源是各种电子设备必不可缺的组成部分,其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。 我们中国的标准供电是220V交流电,而我们使用的小功率电子设备基本上是无法承受这样的电压的,所以需要电源转换设备把220V交流电转换为各种电子设备能接受的电压。而开关电源就是作为这样的一种电源转换设备的存在为电子设备进行转换。 由于开关电源内部关键元器件工作在高频开关状态,功耗小,转化率高,且体积和重量只有线性电源的20%—30%,故目前它已成为稳压电源的主流产品。 开关电源指的是通过现代电子技术来控制开启闭合从而电流正常输出的一种电源器件。开关电源的核心部件就是脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET。随着现代电子技术的不断前进,开关电源技术也在不断的更新发展的不断发展。开关电源所体现出的高效节能,便捷低成本正是我们人类所追求的。开关电源被广泛运用到各种电子产品设备上,很显然开关电源已经成了电子器件中必不可少的一部分。 无输出,保险管正常,这种现象说明开关电源未工作或进入了保护状态。首先要测量电源控制芯片的启动脚是否有启动电压,若无启动电压或者启动电压太低,则要检查启动电阻和启动脚外接的元件是否漏电,此时如电源控制芯片正常,则经上述检查可以迅速查到故障。 当在开关电源的使用当中,久而久之出现一些故障也是在所难免的,那么关于开关电源具有哪些常见的故障,该如何解决呢? 在开关电源的使用中,常常会发生保险丝熔断、电压输出不稳定、无直流电压输出、电源负载能力降低等故障,发生问题之后,都会有一些表现,能够帮助使用者找到用户的原因,并且做好维修保养甚至是更换。 保险烧或炸,主要检查300V上的大滤波电容、整流桥各二极管及开关管等部位,抗干扰电路出问题也会导致保险烧、发黑。 保险丝熔断是常见的问题,元器件和开路电源的损坏时发生这一问题最大的原因,在产品发生保险丝熔断的情况下,不要让维修人员随便的更换了保险丝之后,就立刻开机,没有排除其熔断的原因,盲目的开机很有可能出现二次熔断,在计算机中使用的电源如果经常性的出现电源断电的情况,如果在硬盘告诉写入的情况下,就容易导致硬盘的损伤,得不偿失。保险丝的损坏一般都是元件发生了问题,解决了根本的问题,才能避免再次发生这种情况。 有输出电压,但输出电压过高,这种故障一般来自于稳压取样和稳压控制电路。在直流输出、取样电阻、误差取样放大器如TL431、光耦、电源控制芯片等电路共同构成一个闭合的控制环路,任何一处出问题就会导致输出电压升高。 负载能力差一般发生在工作时间较长的电源中,长期使用的老化现象也是导致发生这一情况最大的原因,在使用中由于电源内部是会有一部分的热量散发不出去的,所以电源更换也是有一定频率的,各种元器件在使用中发生老化是正常现象,工作不稳定就是出现在这样的时候,所以在日常的使用中,散热问题解决比较好的情况下,使用寿命是可以有效地延长的。在发生开关电源负载能力较差的情况下,往往会是二极管漏电引起的,不排除其损坏的情况,而电容损坏也是经常发生的。 输出电压过低 除稳压控制电路会引起输出电压低,还有下面一些原因也会引起输出电压低:开关电源负载有短路故障(特别是DC/DC变换器短路或性能不良等),此时,应该断开开关电源电路的所有负载,以区分是开关电源电路还是负载电路有故障。 电压输出不稳定问题发生也是相当经常的。维修人员一般在检查故障的时候,都会首先看保险丝是不是完好,如果保险丝完好的情况下,还是有电压不稳定情况的出现,证明电路中有短路的现象, 并且也有可能是过压引起的。在利用万用表检测时候,也会发现二极管已经击穿了,而短路往往也是其引起的。 相信通过阅读上面的内容,大家对开关电源有了初步的了解,同时也希望大家在学习过程中,做好总结,这样才能不断提升自己的设计水平。

    时间:2020-11-10 关键词: 保险丝 pwm 开关电源

  • 通过现在的开关电源的发展看未来发展

    通过现在的开关电源的发展看未来发展

    在科学技术高度发达的今天,各种各样的高科技出现在我们的生活中,为我们的生活带来便利,那么你知道这些高科技可能会含有的数字化电源吗? 说到开关电源,也就是一种相对线性的电源,它通过使用先进电力电子技术控制开关时间比并保持稳定输出电压的电源。它通常由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET组成。 随着电力电子技术的发展和创新,开关电源技术不断创新。 目前,开关电源由于体积小,重量轻,效率高,几乎在所有电子设备中得到广泛应用。它是电子信息产业快速发展不可或缺的供电方式。 开关电源发展趋势 高频化是目前开关电源技术发展的主要方向之一,也是高频开关整流器发展的主要趋势之一。但随着开关频率的提高,功率器件的开关损耗将成比例地增加。所以在开关颇率较高时,需采取非常有效的“软化”措施,尽可能降低器件的开关损耗。 开关电源发展趋势已经离不开小、薄了,而在近几年的发展趋势看来,已经开始往低噪音和低能耗的方向发展了,各种开关电源研发团队不断地拓展着着市场,解决着其中出现的技术和工艺问题,对于环保问题的解决,也受到了各种各样的市场欢迎,节约电能,避免过多废气的排出。其实电源并不是容易损坏的设备,在使用中,因为高效、低能耗、低噪音、抗干扰能力实现,目前加上厂家之间的联合生产,已经有越来越多的产品,通过技术打开了市场。 模块式结构除了具有很强的适应性外,还有一些很重要的优点,如:系统初始投资少、扩容非常方便、安装运输方便、冗余方式工作额外投入很少、维护快捷方便等。目前绝大多数通信电源厂家均采用模块化设计叫,并已形成系列化,其单体整流器模块 绿色化的开关电源产品将得到广泛应用。绿色开关电源产品具体是指显著的节省电能和不对用电网络产生污染。21世纪的节点和环保要求,将使多种智能开关电源技术得到广泛应用,使电源供给结构由集中式向分布式发展。 智能化是现代通信系统对其基础供电电源高标准要求的必然结果,是新型单片机技术在开关电源领域应用的完美体现。 小型的高频开关电源及其技术成为现代供电系统的主流。电源的小型化、减轻重量对便携式电子设备(如移动电话,数字相机等)尤为重要。因此,提高开关电源的功率密度和电源转换效率,使之小型化、轻量化、是人们不断努力追求的目标。高频化、软开关技术作为电源小型化的主要技术手段之一,近年来是国际电力电子界研究的热点之一。 目前高频开关整流器产品在设计时需满足的标准,除自身规范要求外,主要有电磁兼容标准和安全标准两种。 数字化电源将开关电源的高效与数字芯片的智能控制相结合,并运用适当算法对电压、电流进行调整。数字电源与模拟电源相比,对电流检测误差可以进行精确的数字校正,电压检测更精确;可以实现快速,灵活的控制设计。 随着技术的进步,特别是功率器件的更新换代,功率变换技术的不断改进,新型电磁材料的不断使用,控制方法的不断改进,以及相关学科的技术不断发展,开关电源已经成为多学科技术相融合的产物。 为了提高系统的可靠性,整机厂家与元器件厂家合作开发“用户专用”功率模块成为一种趋势。也就是将一台整机的几乎所有硬件都已芯片的形式安装到一个模块中,使大量元器件之间不再有传统的引线相连,把寄生参数降到最小,从而把电源元器件和功率器件承受的电应力降至最低,达到提高系统设备可靠性的目的。 以上就是数字化电源的一些值得大家学习的详细资料解析,希望在大家刚接触的过程中,能够给大家一定的帮助,如果有问题,也可以和小编一起探讨。

    时间:2020-11-10 关键词: pwm 数字芯片 开关电源

  • 值得学习的常见的开关电源的控制原理的详细解析

    值得学习的常见的开关电源的控制原理的详细解析

    随着社会的快速发展,我们的开关电源也在快速发展,那么你知道开关电源的详细资料解析吗?接下来让小编带领大家来详细地了解有关的知识。 开关电源的控制结构和构成原理一个开关电源的产品做的是否成功。质量方面是主要的一个参考依据,除了相关参数是否符合标准外,其他的一些方面也是需要注意的。要做到对这些质量及相关参数的把握的很好的话就需要在开关电源的设计方面多花些心思。 开关电源是一种电压转换电路。 其主要工作内容是提升和降压。它广泛用于现代电子产品中。因为开关三极管总是工作在“开”和“关”状态,所以它被称为开关电源。 开关电源本质上是一个振荡电路。这种转换电能的方式不仅用于电源电路,还广泛应用于其他电路,如LCD背光电路,荧光灯等。与变压器相比,开关电源效率高, 稳定性好,体积小。 开关电源的缺点是功率相对较小,会对电路造成高频干扰,电路复杂且难以维护等。 大体上开关电源由输入电路、输出电路、控制电路、变换器、四个主体组成。 开关电源的控制原理一共有三种: 第一种是脉冲宽度调整结束开关周期恒定,通过改变脉冲宽度来改变空比的方式; 实际的开关电源还要有保护电路、功率因素校正电路、同步整流驱动电路及其它一些辅助电路等。根据控制类型不同,PM(脉冲调制)电路可能有多种形式。 第二种是脉冲频率调整,导通脉冲宽度恒定,通过改变开关工作的频率来改变占空比的方式; 开关电源的构成原理主要有四个方面。第一个是变换电路:第二个是输出电路:第三个是控制电路:第四个是输入电路由于版面内容的限制开关电源 第三种就是混合调整导通脉冲宽度和开关工作频率均不固定,彼此都可以改变的方式,它是上面两种方式的混合。 以上就是开关电源的有关知识的详细解析,需要大家不断在实际中积累经验,这样才能设计出更好的产品,为我们的社会更好地发展。

    时间:2020-11-10 关键词: LCD 变压器 开关电源

  • 这168个开关电源专业术语,看懂一半的算你牛

    这些定义应被认为是有关于开关电源的 ,并不一定等同的适用于其它技术领域. 考虑到在其它出版物(标准,词典,制造商数据手册 ,技术笔记,手册)已经同时给出了定义, 下列的术语可能与使用本文档的特定用户有轻微的差别。 绝对额定最大值,元件: 如果超过将导致永久性的器件损坏的规定值. 这不是连续额定值,并不表示适当的操作. Ae, 有效区域: 对于给定几何尺寸的磁芯,是指具有同样磁性的同种原料的圆柱形磁芯的横截面积. 周围温度Ambient Temperature (1): 目标温度和SMPS周围静止空气的温度,在距离电源最小为4" (100mm)处测得. 周围温度Ambient Temperature (2): 根据MIL-STD-810E: 除了必要的支撑点,测试单元应完全出于空气的包围中.周围空气的温度梯度应为测量温度的2℃之内且不超过1℃每米. 安培匝数Ampere Turns (NI): 流过线圈的电流与线圈匝数的乘积. ATP: 验收测试步骤(Acceptance Test Procedure). BABT: 英国无线电通讯认证部(The British Approvals Board for Telecommunications).对英国市场上的无线电通讯设备进行认证的肚里组织.BABT对测试实验室进行认证和授权. 行为模型(Behavioral Model): 用数学关系表达的电路模块的模型.是最高的仿真层次. BJT: 双极结晶体管(Bipolar Junction Transistor.). BOM: 物料清单(Bill of Material). 升压式(Boost): 一种基本的开关电源结构,在开关导通时能量存储到电感中,在开关断开时能量转移到输出端.它把不规则的输入电压转换成比输入电压更高的规则的输出电压. 面包板(Breadboard): 电路的首次物理实现.它可能是不完整的,甚至与最终的产品的外观完全不一致. BS: 英国标准(British Standard). BSI: 英国标准协会(British Standards Institution (United Kingdom)). 一个制定产品兼容性标准的协会. 降压式(Buck): 一种基本的开关电源结构,串联的开关将输入电压变成脉冲,并把脉冲加到一个LC虑波器上.降压式调整器会产生比输入电压低的电压输出. 升降压式(Buck-Boost): 参见返驰式. 烧机(Burn-In): 一种将开关电源运行一段时间的步骤,目的是减少其短时间内损坏率,并通过老化使开关电源稳定.在此期间可能包括温度循环和功率循环. C1, 磁芯常数(Core Constant): 同一个截面面积划分的各部分电路的磁路长度的总和. CENELEC: 欧洲电气技术标准委员会(Comite pour Europeen de Normalisation Electronic (European Committee for Electrotechnical Standardization)). 包括17个欧洲国家组成的制定欧共体标准的组织. CE标志: 表明完全兼容于所有的欧盟标准. CFM: 立方英尺每分钟. CISPR: 国际射电干扰专业委员会(Committee International Special des Perturbations Radioelectriques). 公共(Common): 超过两个电路以上的共用的通路.也称为反射.不能用于定义接地端. 恒电流(Constant Current): 一种输出电流根据输出负载变化而调整的工作模式. 常电压(Constant Voltage): 一种输出电压根据输出负载变化而调整的工作模式. 对流(Convection): 一种传热方式,发生在固体表面于周围静止空气的交界处. 自然对流(Convection, Natural): 当热的表面被冷的自然流动的空气包围时. 强制对流(Convection, Forced): 由风扇或其它机械方式产生的气流顺着热表面流动或流过热表面周围时. 变换器(直流/直流)Converter (DC/DC): 一种把直流输入电压转换为不同的直流输出电压的开关电源. 交叉调整率(Cross Regulation): 在多输出电源中指由于一个输出负载的改变而引起的另外一个输出电压改变的百分比. 短路器(Crowbar): 一种过压保护电路,放置在检测到过压的两点之间的接近短路的电路. CSA: 加拿大标准联合会(Canadian Standards Association).为加拿大市场制定标准和执行 安全测试的独立组织. CSA 22.2 No. 950: 参见UL1950. Cuk: 一种来自升降压式的开关电源结构,它可以产生非常低的输出纹波. 居里温度(Curie Temperature): 指一个转变温度,铁磁体高于磁温度时变为反磁性体. 电流模式控制(Current Mode Control): 一种利用双环电路调整PWM运行的控制方法. 最大额定输出电流(Current, Maximum Rated Output): 在规定的条件下开关电源设计最大输出电流,如:周围温度、进口空气温度、海拨、气流噪声、环境其它元件的热辐射、输出电压、输出功率. DEMKO: 丹麦电子委员会(Dansk Electroteknisk Komite. (Denmark)). 降级(Derating): 为了促进稳定性规定的操作参数的特定降低.通常对于开关电源来说,是指超过环境温度或输入电压低于额定值等时最大输出功率的降低、 DF: 介质损耗角(Dissipation Factor). DHHS: 健康与公共事业部(美国)(Department of Health and Human Services (USA)). 漂移Drift: 在其它工作参数如输入电压、负载和周围环境温度保持恒定时,开关电源在规定时间 段内随着温度上升,输出电压的改变. ECO: 工程学改造订单Engineering Change Order. 效率Efficiency: 用百分比表示的总输出功率对有源输入功率的比率.通常在满负载、额定输入电压和25℃的环境温度时定义. 电磁兼容性EMC, Electromagnetic Compatibility: 设备在电磁环境下良好工作的能力,同时不应对环境或周围其它设备引入不可忍受的干扰. EMI: 电磁干扰(Electromagnetic Interference).开关电源传导或辐射的有害能量. EN: 欧洲标准(Euro Norme). ESL: 等效串联电感(Equivalent Series Inductance).与理想电容串联的电感值,它们一起模拟真正的电容的特性. ESR: 等效串联电阻(Equivalent Series Resistance). 与理想电容串联的电阻值,它们一起模拟真正的电容的特性. EUT: 在测设备(Equipment Under Test). 法拉第屏蔽Faraday Shield: 变压器输入和输出的静电屏蔽.这是为了减少主级对次级的耦合电容,该电容可以导致输出端的共模噪声. FCC: (美国)通信委员会.Federal Communications Commission (USA). 前馈Feed Forward: 一种控制技术,用于开关电源通过直接检测输入电压来调整电路压差. FET: 场效应晶体管Field Effect Transistor. 磁通密度Flux Density, Magnetic: 通过垂直于磁路的单位面积的磁场.磁通密度取决于磁场强度和介质的导磁率. 焊锡膏Flux, Soldering: 对金属表面焊锡时加入的一种物质,加热后,它可以阻止氧化并有助于锡的流动. 返驰式变换器Flyback Converter: 一种隔离的升降压式开关电源结构,在开关周期的第一个阶段,能量被存储到电感中,在第二个阶段,能量被转移到同一个电感的不同的绕组中及负载中. 返送电流限制Foldback Current Limiting: 一种过流保护电路,在过载增加时输出电流减少,减少开关电源元器件的压力. 正向变换器Forward Converter: 一种来自降压变换器的开关电源结构,在开关晶体管导通时,能量被转移到变压器次级绕组及负载中. 傅立叶分析Fourier analysis: 利用傅立叶级数计算复杂波形的谐波分量. 傅立叶级数Fourier Series: 一种数学级数,显示了任何一个周期函数都是正弦和余弦函数的组合. 全桥变换器Full Bridge Converter: 一种开关电源变换器,里面的四各晶体管连接成桥结构以驱动变压器主级. 砷化镓GaAs: 砷化镓Gallium Arsenide. 良好接地Ground Benign: 理想的实验室环境.应用于测试和医学设备、实验室仪器等. 固定接地Ground Fixed: 比理想环境稍差.应用于机架固定件,或用于非加热厂房. 移动接地Ground Mobile: 应用于安装在轮式或轨式车辆的设备. 半桥变换器Half Bridge Converter: 一种开关电源结构,与全桥变换器相近,它只用了两个晶体管,其它的两个用电容代替. H.A.L.T.: 高度加速寿命测试(Highly Accelerated Life Testing). H.A.S.S.: 高度加速应力采样(Highly Accelerated Stress Sampling). 散热器Heat Sink: 通常是一种金属板,挤压成形的、等用于转移敏感元件的热量. 打嗝模式Hiccup Mode: 一种由故障条件触发的开关电源的工作模式,此模式下开关电源周期性的开和关. 高电位测试Hi-Pot Test: 高电位测试(High Potential Test).确定电路或元件的击穿电压是否超出最小需求的测试. 延续时间Holdover Time: 参见延迟时间(Hold-Up Time). 延迟时间Hold-Up Time:: 在去掉输入功率后开关电源输出电压维持在规定范围内的时间. 热插拔Hot Plug-In:: 开关电源接入电力线或从电力线断开(输入和输出)而不导致损坏的能力. IEC: 国际电气技术委员会(The International Electrotechnical Commission).制定电子产品和元器件的标准的组织.不进行任何测试. IMQ: 意大利安全局(Safety agency, Italy). 启动电流Inrush Current: 在开关电源启动时引起的瞬间的峰值输入电流. 基本绝缘(IEC定义)Insulation, Basic (IEC Definition): 绝缘,此绝缘失效后会导致电击的危险. 双绝缘(IEC定义)Insulation, Double (IEC Definition): 由基本绝缘和辅助绝缘组成的绝缘. 加强绝缘(IEC定义)Insulation, Reinforced (IEC Definition): 提供的对电击保护不低于双绝缘的绝缘.它可能包含多个不能单独作为基本绝缘或辅助绝缘的层次. 辅助绝缘(IEC定义)Insulation, Supplementary (IEC Definition): 附加于基本绝缘的独立绝缘,目的是在万一基本绝缘失效后提供抗电击保护. 逆变器Inverter: 一种输入为直流输出为交流的电源. ISO: 国际标准组织(International Standards Organization). 隔离电压Isolation Voltage: 可以连续加到开关电源两个部分之间的最大交流或直流电压. 拉普拉斯变换Laplace Transform: 一种数学运算,通过化简特定的差分方程的方法求解代数方程. le, 有效长度Effective Length: 对于给定几何尺寸的磁芯,是指具有与之同样磁场的假设的螺旋管芯的磁路的长度. 寿命(开关电源)Lifetime (SMPS): 在开关电源保持其电气特性和合理的平均故障间隔时间(MTBF)的时间. 线路调整率Line Regulation: 在输入电压的变化超过规定的范围,且其它参数保持恒定时,百分比表示的输出电压的变化. LISN: 线路阻抗稳定网络(Line Impedance Stabilization Network). 负载调整率Load Regulation: 当负载从最小变化到最大,其它参数保持恒定时,百分比表示的输出电压的变化. MIL-STD: 美国军队标准(US military standards). MIL-STD-202F: 描述了自然环境和条件下的确定元件阻抗的测试方法.常用于小元件如电阻. MIL-STD-202F, Method 103: 描述了湿度测试.85%的相对湿度,无冷凝,85℃环境温度,240小时. MIL-STD-202F, Method 107: 定义了热冲击.200个循环,-40℃到125℃,15分钟保留时间. MIL-STD-202F, Method 108: 定义了加速寿命.100小时,60℃环境,最大功率. MIL-STD-461C: 描述了电子设备电磁辐射和磁化系数特征的设计和文档要求.覆盖了四各方面:传导辐射、传导磁化率、放射辐射和放射磁化率. MIL-STD-462C: 描述了用于验证MIL-STD-416C规定的EMC兼容性的方法. MIL-STD-704D: 定义了在电源系统和电子设备之间的空间飞行器系统的传导电力功率的特性.它保证了空间飞行器设备和地面支持设备之间的兼容性. MIL-STD-810E: 环境测试方法和工程指导. 定义了军用设备的自然环境和感应环境的测试方法. MIL-STD-883D, 方法2002.3: 定义了机械冲击.条件A,500G,1毫秒,半正弦波,5次冲击,2个方向,3轴,总共30次冲击.适合于封装的低功率模块. MIL-STD-883D, 方法2007.2: 定义了机械振动.4个四分钟扫描,4次每轴,总时间为48小时,20到2000Hz对数增加.适合于封装的低功率模块. MIL-STD-1275A: 描述了军用交通工具中使用的28V直流驱动的电路的瞬太电压特性和稳态范围. MIL-T-28800E: 湿度,振动. 最小负载Minimum Load: 开关电源要满足所有规定所需要的最小的输出电流. MOSFET: 金属氧化硅场效应晶体管(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor). MTBF: 平均故障间隔时间(Mean Time Between Failure).用小时表示的开关电源的故障率,通常在25℃和良好接地环境中用MIL-HDBK-217F计算. NEC: 国家电气规范(美国)(National Electrical Code (USA)). NEMCO: 挪威电子技术委员会Norsk Electroteknisk Komite (Norway). NFC: 国家火灾安全规范(美国)National Fire Safety Code (USA). NEMKO: 挪威电子材料控制Norges Elektriske Materiell Kontroll (Norway). 共模噪声Noise, Common Mode: 开关电源中相对于地的与输入(输出)线路伴随的噪声分量. 差模噪声Noise, Differential Mode: 在两输入导线或两输入导线之间测得的噪声分量. 离线开关电源Off-Line SMPS: 整流和虑波之前没有变压器,直接离开交流线路工作的开关电源. 输出阻抗Output Impedance: 输出电压变化对输出负载电流变化的比率. OVP: 过压保护(Over Voltage Protection).开关电源电路的一个特征,在输出端出现不正常的高电压时保护开关电源和负载. OVE: 澳大利亚安全局Safety agency, Austria. PARD: 周期性和随机漂移(Periodic and Random Deviation).用于总结在制定频带内测得的纹波和噪声分量的术语,可以用峰峰值或RMS值表述. PFC: 功率因数角校正(Power Factor Correction). 电源Power Supply: 通常指从交流输入电压得到的直流功率源 可编程电源Power Supply, Programmable: 输出(电压或/和电流)可以通过外部模拟信号(阻抗、电压和电流)或数字信号控制的电源. 原型Prototype: 该词语最初用于生产的第一个产品,它用于在全面的生产开始之前设计阶段的最终检查. 工程原型Prototype, Engineering: 在生产线外手工之作的原型,但是电路、物理结构和PCB都接近于最终的产品. PWM: 脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation).一种开关电源使用的电压调整方法,指仅通过改变脉冲序列的宽度控制输出. 推挽式变换器Push-Pull Converter: 一种开关电源结构,通常使用中间抽头的变压器和两个分别处于开和关状态的开关. 热传递辐射Radiation, Heat Transfer: 温度在0K以上的物体所固有的电磁(红外)辐射引起的热传递. 额定输出电流Rated Output Current: 在规定条件下开关电源设计提供的最大的负载电流. 电源恢复时间Recovery Time, Power Supply: 在阻性负载变化后电源输出电压稳定所需要的时间. 冗余Redundancy: 多电源系统中一个或多个电源失效后继续为公共负载提供功率的能力.开关电源应当从与冗于系统设计兼容的设计开始.系统设计者应规定系统的冗于等级(N个电源中的M个失效后系统仍能为负载提供足够的功率.当然,M 调整率Regulation: 开关电源在输入电压和输出负载变化时维持输出电压在规定范围内的能力. 可靠性Reliability: 为标称的时间段及条件时开关电源保持其功能和指标的能力. 输出电压调整分辨率Resolution, Output Voltage Adjustment: 通过调整可以达到的输出电压的最小变化量. 谐振变换器Resonant Converter: 利用谐振腔把能量从输入传输到输出的开关电源结构. 回路Return: 公共端的名称. 电压反接保护Reverse Voltage Protection: 输入或输出端电压反结时提供保护的开关电源特征. RFI: 射频干扰(Radio Frequency Interference). 输出纹波和噪声Ripple and Noise, Output: 在规定的带宽内,开关电源输出交流电压的幅度,通常用毫伏级的峰峰值或RMS值表示. 反射纹波电流Ripple Current, Reflected: 开关操作引起的在开关电源输入端产生的交流电流,用峰峰值或RMS值表示. 带式变换器Royer Converter: 在低成本低功率设计中使用一种自振荡的推挽变换器. 次级侧Secondary Side: 隔离开关电源的输出侧. SEMKO: Svenska Elektriska Kommissionen (Sweeden). 远程传感Sensing, Remote: 一种使用单独的一对引线检测电压的调整开关电源负载输出电压的技术, SETI: Electrical Inspectorate Finland (Finland). SEV: Schweizerischer Elektrotechnischer Verein (Switzerland). 短路保护Short Circuit Protection: 在短路时限制开关电源的输出电流到一个安全值以保护开关电源不受损坏. 单一故障条件Single Fault Condition (IEC Definition): 处于该条件下即意味着对危害的保护已失效.注意:如果某单一故障条件是不可避免的由另外一个单一故障条件引起的,则两个故障被当作一个单一故障条件. SMT: 表面安装技术(Surface Mount Technology). 缓冲器Snubber: 通过限制峰值电压或电流,dV/dt,dI/dt减少元件压力而在开关电源中使用的元件或电路包括有源或无源、消耗或再生的. 软启动Soft Start: 开关电源的一种特性,在启动时,逐渐的升高输出电压到它的最终值,以便保护电源和负载. 长期稳定性Stability, Long Term: 用百分比表示的开关电源输出电压的变化,通常只考虑由于时间引起的,而其它因素保持恒定.有时也包括其它因素. 环境介质温度Temperature, Ambient: 围绕在开关电源周围的物体的温度(不必是入口空气的温度). 温度系数Temperature Coefficient: 由温度变化引起的输出电压变化的平均百分数(规定为在规定的温度范围内的每百万分之几每摄氏度). 入口空气温度Temperature, Intake Air: 用于冷却开关电源入口空气的温度.通常入口空气的主要任务是冷却散热器和磁芯.其次是冷却其它元件入集成电路、电阻、电容. 工作环境温度Temperature, Operating Ambient: 开关电源可以合理的电气指标和稳定性工作的温度范围.除非规定如此,否则不要认为开关电源在整个的温度范围内都可以输出满功率,也不是说开关电源在整个工作温度范围内都能保持同样的电气指标. 传输函数Transfer Function: 一个数学表达式,显示了在不同的地点或不同的时间两个实体或事件如何相互作用. 瞬态恢复时间Transient Recovery Time: 在输出负载电流发生阶越变化后,变换器输出返回到规定的范围所需要的时间. TUV: Technisher Uberwachungs-Verein (Germany). 一个测试机构,被授权认证产品和VDE标准. UL: 保险实验室公司(Underwriters Laboratories, Inc.).美国的一家独立的非盈利的测试产品安全性的组织. UL94: UL 对塑料材料的易燃性标准, UL1012: UL电源标准. UL 1262: UL 实验室设备标准. UL1950: 信息技术设备安全. UPS: 不间断电源(Uninterruptible Power Supply).在交流输入电压掉电后可以持续供电的电源. VDE: 德国电气工程师协会(Verband Deutscher Elektrotechniker).一个制定产品安全和噪声辐射标准以及对设备进行相应标准的测试和认证的私人组织. 预热漂移Warm-up Drift: 开关电源从打开到额定线路在满负荷和25℃环境温度时达到热平衡期间输出电压的初始变化. 预热时间Warm-up Time: 开关电源从打开到额定线路在满负荷和25℃环境温度时达到热平衡所需的时间.通常估计为30分钟. 隔离线轴缠绕Winding, Split Bobbin: 一种变压器的缠绕方式,主级和次级绕组通过绝缘隔离带隔离后并行的绕在一个轴上. X电容X Capacitors: RFI电容用在确保失效后任何接触机箱的人不会收到伤害的地方.X电容跨接在线路电感的两端.有三种子级别的X电容:X1,X2和X3.最常见的是X2子级别的,用于IEC-64安装目录II.X2电容额定用于小于或等于2.5KV的峰值脉冲电压. Y电容Y Capacitors: RFI电容用在确保失效后任何接触机箱的人不会收到伤害的地方.Y电容在电力线和地/公共端之间跨接.有四种子级别的Y电容.Y1,Y2,Y3和Y4.最常见的是Y2子级别,用于基本或辅助的绝缘.Y2电容额定用于额定工作电压低于或等于250Vac且疲劳实验之前的峰值脉冲电压小于或等于5KV.因为安全标准规定了不同应用的对地的最大电流,因此Y电容的电容值必须限制于特定值,这取决于电容应用的设备类型. 零电压切换Zero Voltage Switching: 开关电源中的开关在其电压为零时导通的技术,目的是尽量减少开关瞬间噪声和开关损耗. END 免责声明:本文系网络转载,版权归原作者所有。如有问题,请联系我们,谢谢! 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-11-10 关键词: 元器件 开关电源

  • 常见的开关电源在工程设计中的一些需要注意的地方

    常见的开关电源在工程设计中的一些需要注意的地方

    在科学技术高度发达的今天,各种各样的高科技出现在我们的生活中,为我们的生活带来便利,那么你知道这些高科技可能会含有的开关电源吗? 我们在设计开关电源时就需要格外注意,不能让电路出现问题。那么,开关电源设计时需注意什么?我想下面五个方面需格外注意。 1、布线 布线的设计要求在开关电源设计中是非常严格的,要做好才能过关。要是设计师在设计前期没处理好布线的工作,那么以后的用电会存在很大的安全隐患。所以在此我建议大家在购买开关电源的时候要注意排线的实际情况,以防发生无法挽回的伤害。 确定你的电源功率与输入电压。由电源功率选择开关管的开关电流,变压器体积,输入电压确定开关管的耐压与变压器输入圈数。 2、元器布局 元器设计也有非常重要讲究的,在设计的时候一定要遵循物理设计原理,不要凭自己的想法去改变元器的位置,以防发生短路的意外。此外,设计师在购买元器的时候也要自行检查产品的质量。 要选择合适的开关频率,保证静太损耗最小的同时,场管转换效率最高。 3、参数 在开关电源设计里面,我们一定要明白里面的每一个构造细节,特别是记清参数,这样才能给日后的使用具体说明。详细的参数也方便后期对开关电源的测试,这样也会节省一部分的时间。 不管何种电压,电源功率,用到场管都要有低通放电与速充电电路。 4、检查 设计完每个开关电源后还要经过严格检查才能生产,只有通过检查才能确定开关电源的可用性跟适用性,从而进行开关电源的定价。在检查的时候,首先从电路开始,检测开关电源的真实工作环境,在什么样的环境下工作运行最合适,避免在某些环境下发生电路意外,安全是我们首先要关心的,所以我们需要对开关电源进行仔细检查。 变压器要有吸收电路,把谐波吸收。 5、选择合适的功率 为了能使开关电源的寿命更久,我建议选择的时候要选用30%输出功率额定的机种。倘若系统需要一个100W的电源,那么建议就要挑选大于140W输出功率额定的机种,以此类推才能有效提高电源的寿命。 场管栅极内阻要用电阻接地拉低。 在科学技术高度发达的今天,各种各样的高科技出现在我们的生活中,为我们的生活带来便利,那么你知道这些高科技可能会含有的开关电源吗?

    时间:2020-11-09 关键词: 电压 电流 开关电源

  • 关于生活中常见的开关电源,你真的了解吗?

    关于生活中常见的开关电源,你真的了解吗?

    随着社会的快速发展,我们的开关电源也在快速发展,那么你知道开关电源的详细资料解析吗?接下来让小编带领大家来详细地了解有关的知识。 首先介绍的是开关电源。说到开关电源就不能不提到两个单词buck和boost。感觉不管什么词,只要变成英文就显得特别高大上,其实这个对应的就是降压开关电路和升压开关电路。再用更接地气的说法来讲,就是串联开关电路和并联开关电路。 开关电源是利用现代电力电子技术控制开关时间比以保持输出电压稳定的一种电源。开关电源一般由脉宽调制(PWM)控制IC和MOSFET组成。随着电力电子技术的发展与创新,开关电源技术也在不断创新。目前,开关电源以其体积小、重量轻、效率高等特点被广泛应用于几乎所有的电子设备中。它是电子信息产业快速发展不可缺少的一种供电方式。 开关电源顾名思义就是通过控制晶体管的导通截止来转换电压,由于部分时间工作在截止状态,功耗比较小,发热也比较小。所以相较与线性电源模块而言,效率比较高,发热也没有那么厉害。 随着电力电子技术的飞速发展,电力电子设备与人们的工作生活关系日益密切,而电子设备离不开可靠的电力供应。在1980年代,计算机电源完全实现开关电源,并率先完成更换电脑电源开关电源已广泛应用于通讯、电子检测设备电源、控制设备电源,也促进了开关电源技术的迅速发展。 开关电源的工作原理其实比较简单:当晶体管基极为高电平时,晶体管饱和导通,等效电路如图3所示,此时电感L储存能量,电容C充电。当晶体管基极为低电平时,晶体管截止,等效电路如图4所示,此时电感L释放能量,电容C放电。通常我们的PCB板上还有采样电路,反馈电路,以此来调节基极控制电压的占空比,来达到稳压的目的。同时,由于负载和晶体管串联,输出电压小于输入电压,所以又叫降压开关电路(buck开关电路)。对应的并联开关电路原理相似,同时由于晶体管并联,电感产生的感应电动势与电压相叠加后作用于负载,所以输出电压会高于输入电压。 与线性电源相比,开关电源和线性电源的成本都随着输出功率的增加而增加,但两者的增长率不同。在一定的输出功率点,线性电源的成本要高于开关电源。随着电力电子技术的发展和创新,开关电源技术也在不断创新。这种成本逆转点正日益向低输出功率端转移,这为开关电源提供了广阔的发展空间。 实际的电路图一般如下图所示:一般开关电路在PCB中主要包涵输入滤波,开关电路,控制电路,输出滤波四个主要部分,其中红色框是主电流通道,包含输入滤波,开关电路,输出滤波三个重要的部分,其余部分为控制电路,其中需要重点关注的部分为采样电路和反馈电路。 高频开关电源是其发展方向。高频使开关电源小型化,并使开关电源进入更广泛的应用领域,特别是在高科技领域,促进了高科技产品的小型化和便携性。此外,开关电源的开发和应用对安全监控、节能、节约资源和保护环境具有重要意义。 滤波电路对于开关电源是很重要的,因为模块本身电源转换时通过晶体管的开关来控制的,那么开关的过程中就会产生尖峰脉冲干扰。输入滤波一般应该包括大容值电容和小容值电容,小容值电容靠近晶体管放置,能给晶体管内部高频电流提供到地的回路。大容值的电容则能给晶体管输入平稳的直流稳压电源。而输出部分的大容值电容则是用于给负载提供平稳的直流电源。在负载电阻发生变化时,由于开关电路需要通过采样、反馈,调节占空比的方式来调整输出电压,不能随时调整,所以需要一个大容值电容充放电来缓冲。 以上就是开关电源的有关知识的详细解析,需要大家不断在实际中积累经验,这样才能设计出更好的产品,为我们的社会更好地发展。

    时间:2020-11-09 关键词: 电压 电流 开关电源

  • 常见的一些如何保养插座开关的方法,你知道吗?

    常见的一些如何保养插座开关的方法,你知道吗?

    随着社会的快速发展,我们的开关电源也在快速发展,那么你知道开关电源的详细资料解析吗?接下来让小编带领大家来详细地了解有关的知识。 我们在日常开关插座的使用过程中,有时会放下一些日常的小错误,列如反复的开和管。反复开关不仅会导致开关部件的磨损,造成开关使用寿命的降低,还会增加用电量,所以,我们在日常生活中可以减少一些没必要的开和关。 我们将开关电源电脑记录下来的各种信息定期打印出来,可以很方便地了解到电源本身的历史资料,例如何时发生过交流中断、何时进行了电池充放电,以及电源目前的工作状态等等。通过对这些资料的分析,可发现一定的问题,如有必要可及时进行数据修改。 我们知道,无防尘隔离装置的机房内,机房含尘量较大。由于开关电源采用强迫风冷方式冷却的居多,空气流动势必将尘土带入设备中,而开关电源不宜经常拆卸清理,过量的尘土累积,遇潮湿天气就会造成漏电短路,导致故障发生。我单位就曾有一模块投入运行不到半年就发生自动停机,经技术人员前来检查,拆开发现其内尘土厚度已将电子元件埋没,经确认引起故障是尘土短路造成的。近来随着环境恶化,灰尘污染已是主要的污染源之一。一块2000A的模块价值七、八万元,一个电源室加装隔离装置约需八千元。因此,无论从经济的角度还是从可靠性的角度来看,加装防尘隔离装置都是必要的,有条件的还应配装空调设备。 我们日常使用带开关的插座时,很多时候都是先把开关打开,在插入插座,其次这种做法是错误的,正确的顺序是,先插入插头然后在打开开关。 随着通信设备的扩容,电源设备越来越多,其分布点越来越分散,需要维护的人员越来越多,与减员增效形成矛盾。解决矛盾的一条重要途径就是实施集中监控。实施集中监控可根据现有条件逐步进行,不必强求一步到位。实行集中监控做到减人增效,又解决故障处理的时效性,还能减少备品备件数量,可谓一举数得,是值得大力推广的。 我们可以给厨卫的插座装上面盖,以免水汽或者油污影响开关,也是保证我们用电安全的一种方式。开关插座在清洁的时候,可以用干布沾少量的酒精进行擦拭就可以了。千万不可以用水清理插座。 在研究设计过程中,一定会有这样活着那样的问题,这就需要我们的科研工作者在设计过程中不断总结经验,这样才能促进产品的不断革新。

    时间:2020-11-09 关键词: 开关 保养 开关电源

  • 快来学习,常见的开关电源修理方法有哪些?

    快来学习,常见的开关电源修理方法有哪些?

    随着全球多样化的发展,我们的生活也在不断变化着,包括我们接触的各种各样的电子产品,那么你一定不知道这些产品的一些组成,比如开关电源。 开关坏了,我们可以先查看是不是因为保险丝坏了,如果不是,在观察电源内部的情况,我们可以通过闻一闻电源是否有糊味来判断电源是否有烧焦。在仔细回想是否因为操作失误才造成开关电源的损坏。 保险丝熔断,对于这项故障,首先要仔细检查电路板上的各个原件,看其是否被烧糊,有无电解液溢出,同时也可闻一闻,看看是否有异味,当然也可用万用表进行检查,测下电源输入端的电阻值,若小于200K,则说明后端有局部短路现象。 在没有通电前,我们可以用万用表量一下电容两端的电压,如果是因为开关电源不振,或者是因为开关管开路造成的故障,那么电容两端的电压是没有被泄放悼的,电压还有300多伏,我们在量电压的时候要小心。如果我们测量的电压过低,很有可能是因为电源内部存在短路现象。 无直流电压输出或电压输出不稳定,首先用相关设备测试,看看高频变压器的各个元件是否有坏掉,接着看看各输出端的直流电压,如果这时输出值为零,则说明电源的控制电路出了故障,最后用万用表静态测量高频滤波电路中整流二极管及低压滤波电容是否损坏。 通电之后,我们要观察电源是否存在烧保险或者个别元件出现冒烟现象等,如果有,我们要立刻断电进行维修,如果没有,那就需要重点查看整流二极管、滤波电容等元件。我们还可以通过测量高压滤波电容两端有无300伏输出、高压滤波电容两端有无300伏输出等方式,来进一步判断是哪里出现问题。如果电源启动一下就停止了,很有可能是因为电路被进行保护,我们要查看电路保护的原因。 电源负载能力差,这是较为常见的一项故障,通常会在老旧或是工作期限长的电源中出现,在修理时,可用万用表着重检查下稳压二极管高压滤波电容,限流电阻有无变质等,再仔细检查一下电路板上的所有焊点是否开焊,虚接等。 我们检查出开关电源的原因之后,只需要对损坏的部分进行维修就可以了,如果大家对开关电源不是很熟悉,那么还是请专业人士来维修。 在研究设计过程中,一定会有这样活着那样的问题,这就需要我们的科研工作者在设计过程中不断总结经验,这样才能促进产品的不断革新。

    时间:2020-11-09 关键词: 开关 修理 开关电源

  • 值得大家学习的LED驱动电源的特点以及工作原理概述

    值得大家学习的LED驱动电源的特点以及工作原理概述

    随着社会的快速发展,LED技术也在飞速发展,为我们的城市的灯光焕发光彩,让我们的生活越来越有趣,那么你知道LED需要LED驱动电源吗?那么你知道什么是LED驱动电源吗? LED电源有很多种类,各类电源的质量、价格差异非常大,这也是影响产品质量及价格的重要因素之一。LED驱动电源通常可以分为三大类,一是开关恒流源,二是线性IC电源,三是阻容降压电源。 LED驱动电源就是把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电源转换器,通常情况下:LED驱动电源的输入包括高压工频交流(即市电)、低压直流、高压直流、低压高频交流(如电子变压器的输出)等。 而LED驱动电源的输出则大多数为可随LED正向压降值变化而改变电压的恒定电流源。 概括地说,LED驱动也是开关电源的一种,只是它有几点特殊性,也是这类开关电源的共性,所以习惯上把它分类称为LED驱动了。这几点特殊性是: 1、它的电压输出是3.2的倍数,就是说电压输出的形式为3.2V、6.4V.9.6V、12.8V.。。.。,但最多一般不超过25.6V,因为超过这个数后,在开启LED的时候,会因产品的一至性不好而发生瞬间烧掉最后导通的那只LED的可能性。而这个电压也不是恒定的,而是随负载的变化而变化,以达到恒流的目的。 高可靠性特别像LED路灯的驱动电源,装在高空,有防水铝壳驱动电源,质量好的话不容易坏,减少维修次数。 2、它的输出电流是恒定的,理想的电路是无论LED的特性曲线怎么变化,驱动电源的电流保持不变。但限于元件精度,还是会有少量的变化的,而这个变化也是判断驱动电路是否优秀的重要参数,LED的导通与电压的函数是一个非线性的“三段”关系,所以保持恒流非常重要。 高效率LED是节能产品,驱动电源的效率要高。对于电源安装在灯具内的结构,尤为重要。因为LED的发光效率随着LED温度的升高而下降,所以LED的散热非常重要。电源的效率高,它的耗损功率小,在灯具内发热量就小,也就降低了灯具的温升。对延缓LED的光衰有利。 3、它的启动是软启动。由于LED的一致性非常差,并且在导通时内部PN结的活性发生瞬间变化,所以LED的驱动一般设计为软启动,来避开这个缺陷。 高功率因数功率因数是电网对负载的要求。一般70瓦以下的用电器,没有强制性指标。虽然功率不大的单个用电器功率因素低一点对电网的影响不大,但晚上大家点灯,同类负载太集中,会对电网产生较严重的污染。对于30瓦~40瓦的LED驱动电源,据说不久的将来,也许会对功率因数方面有一定的指标要求。 4、它的电路要求最简单,因为很多时候,要求电路装在一个很小的空间里,以配合LED照明的方便性,所以电路应尽可能的简单,这样也能节约成本、减少能耗。 驱动方式现在通行的有两种:其一是一个恒压源供多个恒流源,每个恒流源单独给每路LED供电。这种方式,组合灵活,一路LED故障,不影响其他LED的工作,但成本会略高一点。另一种是直接恒流供电,LED串联或并联运行。它的优点是成本低一点,但灵活性差,还要解决某个LED故障,不影响其他LED运行的问题。这两种形式,在一段时间内并存。多路恒流输出供电方式,在成本和性能方面会较好。也许是以后的主流方向。 5、它一般不要求隔离,因为很多产品是类似于普通照明灯一样的结构,安全方面可与照明灯相仿就是,但这第5条是一个“选读项”,大家在了解的时候不要有误解,因为有的驱动还是需要隔离的,这个特点只适用于我们目前流行的电路,而不一定适合以后的电路发展需要。 浪涌保护LED抗浪涌的能力是比较差的,特别是抗反向电压能力。加强这方面的保护也很重要。有些LED灯装在户外,如LED路灯。由于电网负载的启甩和雷击的感应,从电网系统会侵入各种浪涌,有些浪涌会导致LED的损坏。因此LED驱动电源要有抑制浪涌的侵入,保护LED不被损坏的能力。 综上所述,可以认为:软启动、恒流、阶跃电压、电路简单是它的特点。 这里再指出一点:很从人偏面的强调恒流,但却闭口不提电压,是不对的,因为恒流的概念与电压无关,比如一个电源,如果仅仅是30V输出的恒流,那么当你开路的时候,它的电压就是30V了,这时你如果接上LED,那么这个直接用PN结工作的元件,会在最精确电路的反应之前烧掉的, 生产LED照明及相关的技术人员对开关电源的了解不够,做出的电源是可以正常工作,但一些关键性的评估及电磁兼容的考虑不够,还是有一定得隐患; 因为任何电路都需要有反应时间,而电路里的工作器件就是半导体,众之的PN结在电源给出取样信号后才能反应过来,而LED的PN结直接就开始工作了,所以它的“反应”比电路中“众多的PN结配合”来得快,提前烧掉!当然也有特殊场合下用这种驱动的,但这种LED的驱动不允许输出端开路的, 大部分LED电源生产都是从普通的开关电源转型过来做LED电源,对LED的特点及使用认识还不够; 准确的说是“不允许输出端开路后再接上LED”。所以在恒流的同时,我们要加上电压概念才行,何况这样更有利于理解LED的导通函数曲线。以上就是LED驱动电源解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-11-06 关键词: LED 驱动电源 开关电源

  • 关于电压调整率和负载调整率,你真的知道吗?

    关于电压调整率和负载调整率,你真的知道吗?

    你知道电压调整率和负载调整率吗?它有什么不同?变压器某一个绕组的空载电压和同一绕组在规定负载和功率因数时的电压之差与该绕组满载电压的比,称为电压调整率,通常用百分数表示。 电压调整率和变压器绕组直流电阻、短路阻抗值等参数有关系。电压调整率是变压器的一个重要指标,在变压器设计中起着重要的制约作用且不可省略。 电压调整率表征稳压器稳压性能优劣的重要指标,是指在负载和温度恒定的条件下,输出电压的相对变化量与输入变化量的百分比。 变压器的电压调整率,是指一次电压保持不变(比如为额定值),在某一个负载性质(功率因数)某一个负载电流时,二次的空载电压U1与负载电压U2之差除以空载电压U1的百分数 公式表示为 △U%=[(U1-U2)/U1]*100%。 开关电源中什么是电压调整率和负载调整率? 电源调整率(LINE REGULATION,又名线电压调整率) 电源调整率的定义为电源供应器於输入电压变化时提供其稳定输出电压的能力。此项测试系用来验证电源供应器在最恶劣之电源电压环境下,如夏天之中午(因气温高,用电需求量最大)其电源电压最低;又如冬天之晚上(因气温低,用电需求量最小)其电源电压最高。在前述之两个极端下验证电源供应器之输出电源之稳定度是否合乎需求之规格。 电源调整率通常以一正常之固定负载(Nominal Load)下,由输入电压变化所造成其输出电压偏差率(deviaTIon)的百分比,如下列公式所示: V0(max)-V0(min) / V0(normal) 电源调整率亦可用下列方式表示之:於输入电压变化下,其输出电压之偏差量须於规定之上下限范围内,即输出电压之上下限绝对值以内。 电压调整率=(电源空载电压-额定负载和功率因数时的输出电压)/空载电压,通常用百分数表示; 负载调整率=(额定负载时输出电压-半载时输出电压)/额定负载时输出电压,通常也用百分数表示。 负载调整率 (LOAD REGULATION)电源负载的变化会引起电源输出的变化,负载增加,输出降低,相反负载减少,输出升高。好的电源负载变化引起的输出变化较小,通常指标为3%--5%。 负载调整率是衡量电源好坏的指标。好的电源输出接负载时电压降较小。 负载调整率=(空载时输出电压-满载时输出电压)/(额定负载时输出电压)*100% 这是稳压电源的一项重要指标,体现当负载电流变化时稳压电源的输出电压相应的变化情况,通常以输出电流从0变化到额定最大电流时,输出电压的变化量和输出电压的百分比值来表示。例如某5V直流稳压电源的输出电流从0增加到最大电流1A,它的输出电压从5.00V降到了4.50V,降落值0.5V除以标称输出电压5V,得到10%,这就是该电源的负载调整率。 电压调整率,来源于电源在满载时,其输出电压因该电源的供电电压波动引起的变化。 这两个调整率很多人会混淆。 变压器某一个绕组的空载电压和同一绕组在规定负载和功率因数时的电压之差与该绕组空载电压的比,称为电压调整率,通常用百分数表示。电压调整率和变压器绕组直流电阻、短路阻抗值等参数有关系。电压调整率是变压器的一个重要指标,在变压器设计中起着重要的制约作用且不可省略。 电压调整率表征稳压器稳压性能优劣的重要指标,是指在负载和温度恒定的条件下,输出电压的相对变化量与输入变化量的百分比。 变压器的电压调整率,是指空载时的副边电压与负载时的副边电压的差与额定副电压的比值,用百分数来表示,即一般在5%以内在电力系统中,衡量电压质量时,是指电力线路末端的空载电压与负载时的电压的差与电力线路末端空载电压的比值。 输入电压调整率和负载调整率的测试 输入电压调整率 1. 测试说明: 输入电压调整率又叫线路调整率、源效应等,在输出满载的情况下,输入电压变化会引起输出电压波动,测试输入电压在全输入范围内变化时输出电压偏离输出整定电压的百分比,一般要求电压调整率不超过±0.1%。 2. 测试仪器: AC SOURCE,万用表,可调负载装置。 3. 测试线路图: 同图 1。 4. 测试方法: 1)设置可调负载装置,使电源满载输出; 2)调节AC SOURCE,使输入电压为下限值,记录对应的输出电压U1; 3)增大输入电压到额定值,记录对应的输出电压U0; 4)调节输入电压为上限值,记录对应的输出电压U2; 5〕按下式计算: 电压调整率={(U- U0)/U0}×100% 式中:U为U1 和U2中相对U0变化较大的值; 5. 判定标准: 要求电压调整率不超过±0.1%,对于特殊要求的电源,以产品规格书为依据。 BBBBBBB 负载调整率 1. 测试说明: 输入电压为额定值时,因变换负载引起的输出电压波动不应超过规定的范围。 2. 测试仪器: AC SOURCE,万用表,可调负载装置。 3. 测试线路图: 同图 1。 4. 测试方法: 1)输入电压为额定值,输出电流取最小值,记录最小负载量的输出电压U1; 2)调节负载为50%满载,记录对应的输出电压U0; 3)调节负载为满载,记录对应的输出电压U2; 4)负载调整率按以下公式计算: 负载调整率={(U- U0)/U0}×100% 式中:U为U1 和U2中相对U0变化较大的值; 5. 判定标准: 应符合其标称技术指标。以上就是电压调整率和负载调整率的计算方法,希望大家在设计过程中严格按照规范,这样才能保证产品的正常运行。

    时间:2020-11-03 关键词: 电源 电压调整率 开关电源

  • 关于常见的开关稳压电源和线性稳压电源,你了解吗?

    关于常见的开关稳压电源和线性稳压电源,你了解吗?

    什么是开关稳压电源和线性稳压电源?它们有什么区别?你知道吗?根据调整管的工作状态,我们常把稳压电源分成两类:线性稳压电源和开关稳压电源。 线性稳压电源,是指调整管工作在线性状态下的稳压电源。而在开关电源中则不一样,开关管(在开关电源中,我们一般把调整管叫做开关管)是工作在开、关两种状态下的:开——电阻很小;关——电阻很大。 开关电源是一种比较新型的电源。它具有效率高,重量轻,可升、降压,输出功率大等优点。但是由于电路工作在开关状态,所以噪声比较大。 通过下图,我们来简单的说说降压型开关电源的工作原理。如图所示,电路由开关K(实际电路中为三极管或者场效应管),续流二极管D,储能电感L,滤波电容C等构成。当开关闭合时,电源通过开关K、电感L给负载供电,并将部分电能储存在电感L以及电容C中。由于电感L的自感,在开关接通后,电流增大得比较缓慢,即输出不能立刻达到电源电压值。一定时间后,开关断开,由于电感L的自感作用(可以比较形象的认为电感中的电流有惯性作用),将保持电路中的电流不变,即从左往右继续流。 这电流流过负载,从地线返回,流到续流二极管D的正极,经过二极管D,返回电感L的左端,从而形成了一个回路。通过控制开关闭合跟断开的时间(即PWM——脉冲宽度调制),就可以控制输出电压。如果通过检测输出电压来控制开、关的时间,以保持输出电压不变,这就实现了稳压的目的。 在开关闭合期间,电感存储能量;在开关断开期间,电感释放能量,所以电感L叫做储能电感。二极管D在开关断开期间,负责给电感L提供电流通路,所以二极管D叫做续流二极管。 在实际的开关电源中,开关K由三极管或场效应管代替。当开关断开时,电流很小;当开关闭合时,电压很小,所以发热功率U×I就会很小。这就是开关电源效率高的原因。 什么是线性电源? 线性电源(Linear power supply)是先将交流电经过变压器降低电压幅值,再经过整流电路整流后,得到脉冲直流电,后经滤波得到带有微小波纹电压的直流电压。 基本工作原理 线性电源主回路的工作过程是输入电源先经预稳压电路进行初步交流稳压后,通过主工作变压器隔离整流变换成直流电源,再经过控制电路和单片微处理控制器的智能控制下对线性调整元件进行精细调节,使之输出高精度的直流电压源。 线性稳压电源的优点是输出电压质量高、纹波小、不需要使用电感元件 。 线性稳压电源经过变压、整流、滤波、稳压实现电源稳压。 优点:稳定性好,瞬态响应速度快,可靠性高,输出电压精度高,输出纹波电压精度小。 缺点:变换效率较低,尤其是在输入输出电压差较大的情况下。如果输出电流也较大,会有明显的发热发烫现象,甚至可能烧坏稳压器。 线性稳压电源构成: 低压差线性稳压器的主要参数 输出电压 低压差线性稳压器有固定输出电压和可调输出电压两种类型。 固定输出电压稳压器:输出电压是经过厂家精密调整的,稳压器精度很高。 可调输出电压:根据稳压器ADJ引脚两端的电阻来调节输出电压。 最大输出电流 输出电流越大的稳压器成本越高。为了降低成本。 输入输出电压差 在保证输出电压稳定的条件下,该电压压差越低,线性稳压器的性能就越好。比如,5.0V的低压差线性稳压器,只要输入5.5V电压,就能使输出电压稳定在5.0V。 接地电流 串联调整管输出电流为零时,输入电源提供的稳压器工作电流。该电流有时也称为静态电流,负载调整率 线性稳压器负载调整率越小,说明LDO抑制负载干扰的能力越强。 电源抑制比 线性稳压器输入源往往许多干扰信号存在。PSRR反映了线性稳压器对于这些干扰信号的抑制能力。 线性稳压电源设计注意: 散热: 由于线性稳压器的特性决定,压差部分的功耗是要通过芯片本身的散热释放出去的。如果压差和电流较大,那么器件上消耗的功耗就会比较大,散热问题就必须考虑。如果在PCB设计的时候没有留下足够的散热空间,那么随着系统的运行,线性稳压器芯片就会越来越烫。在持续高温的环境下运行会严重影响系统寿命。 解决方法: 在电路设计时计算线性稳压器上消耗的功率,消耗功率大时增加散热片,通过在稳压器下面放置过孔,区域覆铜连接地。 压差: 线性稳压器可以稳定的压差有限制,在选择线性稳压器时应查阅手册,看选择的线性稳压器是否可以满足降压需求。 旁路电容的选择: 线性稳压器的外围电路就是几颗旁路电容。这几颗电容的选择也要参考器件的数据手册,一般情况在输入输出端接10uf和100nf的电容。旁路掉高频信号以及干扰。在原理图设计的时候,100nf的电容要尽量靠近线性稳压器。用来消除线性稳压器产生的噪声。 开关电源 开关电源通过控制调整管的通断时间实现稳压。 优点:体积小,重量轻,功耗小,稳压范围宽,效率在80%~90%。 缺点:输出纹波电压较高,噪声较大,电压调整率等性能也较差,特别是对模拟电路供电时,将产生较大的影响。 使用:在开关性稳压器输出端接入低压差线性稳压器,就可以实现有源滤波,而且也可大大提高输出电压的稳压精度,同时电源系统的效率也不会明显降低。 开关电源构成: Ui为整流滤波后的直流电压、Uo为转换后的直流输出电压、DC-DC转换器用于功率转换。 开关电源的分类: 无论哪种开关电源,调整管总是工作在开关状态,驱动调整管的电压可以是方波脉宽调制电压,也可以是正弦波的谐振电压。 根据驱动电压可以分为自激式和他激式。 自激式:利用调整管,开关变压器辅助绕组构成正反馈,实现自激振荡,实现稳压。 他激式:使用专设振荡器产生脉冲控制调整管。 根据转换器电路结构方式分为非隔离型和隔离型。 非隔离型:输入和输出共地,适合低压直流转换的场合,包括降压式,升压式,升降压式。 隔离式:输入输出进行隔离。包括反激式,正激式,推挽式,半桥式,全桥式。 根据开关管的脉冲调制方式分为脉宽调制型,频率调制型,混合调制型。 脉宽调制型:通过改变开关管的导通时间来控制占空比,从而调节和稳定输出电压。 频率调制型:开关管的导通时间不变,通过改变开关管的脉冲频率来调节和稳定输出电压。 混合调制型:开关管的导通时间和脉冲频率都改变,没而来调节和稳定输出电压。 线性稳压电源和开关电源各自有缺点。 A、线性直流稳压电源 该类电源优点是稳定性高,纹波小,可靠性高,易做成多路,输出连续可调的成品。缺点是体积大、较笨重、效率相对较低。这类稳定电源又有很多种,从输出性质可分为稳压电源和稳流电源及集稳压、稳流于一身的稳压稳流(双稳)电源。从输出值来看可分定点输出电源、波段开关调整式和电位器连续可调式几种。从输出指示上可分指针指示型和数字显示式型等等。 B、非线性直流稳压电源(开关电源) 开关型稳压电源是和线性电源相对而说的,开关电源的优点在于效率高、输出电压可以比输入电压高,也可以比输入电压低。缺点在于输出纹波比线性电源差很多,精度也远远达不到线性电源的精度。 优点:体积小、功率大、输出电压稳定、抗干扰强。 缺点:怕雷击、比变压器电源故障率高。以上就是常见的开关稳压电源和线性稳压电源的优缺点以及应用场景,希望能给大家帮助。

    时间:2020-11-03 关键词: 电压 稳压电源 开关电源

  • 关于开关电源芯片PN8368的一些特点分析

    关于开关电源芯片PN8368的一些特点分析

    你知道开关电源芯片吗?关于开关电源芯片的一些产品,你知道几个?开关电源芯片PN8368是一款应用于5-12W以内AC/DC超低待机功耗准谐振原边反馈交直流转换器,内部集成超低待机功耗准谐振原边控制器及650V高雪崩能力智能功率MOSFET,恒压控制模式采用多模式控制方式,合理的兼容了芯片的高性能、高精度和高效率。 在全电压交流输入范围内,采用独有的自适应补偿专利技术,输出过功率保护电具有很高的一致性,同时在通过内置的线损补偿电路保证了较高的输出电压精度。 电源芯片PN8368功能特点 1、内置650V高雪崩能力智能功率MOSFET 2、内置高压启动电路,小于30mW空载损耗(230VAC) 3、采用准谐振与多模式技术提高效率,满足6级能效标准 4、全电压输入范围±5%的CC/CV精度 5、原边反馈可省光耦和TL431 6、恒压、恒流、输出线补偿外部可调 7、无需额外补偿电容 8、无音频噪声 9、智能保护功能。以上激素开关电源芯片PN8368的一些功能特点分析,希望能给设计中的设计人员在选择的时候提供一定的参考意见。

    时间:2020-11-02 关键词: 电源芯片 pn8368 开关电源

  • 生活中常见的推挽式开关电源的详细解析,值得你学习

    生活中常见的推挽式开关电源的详细解析,值得你学习

    什么是推挽式开关电源?相信很多人都不知道,推挽式开关电源的优点前面已经提到很多,这里再简单概括一次。由于推挽式变压器开关电源中的两个控制开关K1和K2轮流交替工作,其输出电压波形非常对称,并且开关电源在整个工作周期之内都向负载提供功率输出,因此,其输出电流瞬间响应速度很高,电压输出特性很好。 推挽式变压器开关电源是所有开关电源中电压利用率最高的开关电源,它在输入电压很低的情况下,仍能维持很大的功率输出,所以推挽式变压器开关电源被广泛应用于低输入电压的DC/AC逆变器,或DC/DC转换器电路中。推挽式开关电源经桥式整流或全波整流后,其输出电压的电压脉动系数Sv和电流脉动系数Si都很小,因此只需要一个很小值的储能滤波电容或储能滤波电感,就可以得到一个电压纹波和电流纹波都很小的输出电压。因此,推挽式开关电源是一个输出电压特性非常好的开关电源。 另外,推挽式开关电源的变压器属于双极性磁极化,磁感应变化范围是单极性磁极化的两倍多,并且变压器铁心不需要留气隙,因此,推挽式开关电源变压器铁心的导磁率比单极性磁极化的正激或反式开关电源变压器铁心的导磁率高很多倍;这样,推挽式开关电源变压器初、次级的线圈匝数可比单极性磁极化变压器初、次级的线圈匝数少一倍以上。所以,推挽式开关电源变压器的漏感以及铜阻损耗都比单极性磁极化变压器小很多,开关电源的工作效率很高。 推挽式开关电源的两个开关器件有一个公共接地端,相对于半桥式或全桥式开关电源来说,驱动电路要简单很多,这也是推挽式开关电源的一个优点。 推挽式开关电源的9个优缺点 1推挽式开关电源变压器的漏感以及铜阻损耗都比单极性磁化极变压器小很多,开关电源的工作效率跟高。 推挽式开关电源的变压器属于双极性磁化极,磁感应变压范围是单极性磁化极的两倍多,并且变压器铁芯不需要气隙,因此,推挽式开关电源变压器铁芯的磁导 率比单极性磁化极的正激或反激开关电源的变压器铁芯的磁导率高很多倍,这样推挽式开关电源变压器的初级、次级的线圈的匝数可比单极性磁化极变压器初级、次 级的线圈的匝数少一倍以上。所以,推挽式开关电源变压器的漏感以及铜阻损耗都比单极性磁化极变压器小很多,所以开关电源的工作效率跟高。 2推挽式、半桥式、全桥式转换器属于直流-交流-直流转换器。由于直流-交流转换器提高了工作频率,所以,变压器和输出滤波器的体积和重量都可以减小。 3推挽式开关电源的变压器有两组初级线圈,对于小功率输出的推挽式开关电源是个缺点,对于大功率输出的推挽式开关电源是个优点。因为大功率变压器的线 圈一般都是多股线来绕制的,因此,推挽式开关电源的变压器的两组初级线圈与用多股线绕制根本没有区别,并且两个线圈与单个线圈相比可以减低一半电流密度。 4推挽式开关电源输出电流瞬态响应速度很高,电压输出特性很好。推挽式开关电源是所有开关电源中电压利用率最高的开关电源。 由于推挽式开关电源中的两个控制开关轮流交替工作,其输出电压波形非常对称,并且开关电源在整个周期之内都向负载提供功率的输出,因此,其输出电流瞬 态响应速度很高,电压输出特性很好。推挽式开关电源是所有开关电源中电压利用率最高的开关电源。它在输入电压很低的情况下,仍然能维持很大的输出功率,所 以推挽式开关电源被广泛的应用于低输入电压的DC/AC逆变器,活DC/DC转换器电路中。 5推挽式开关电源的驱动电路简单。 推挽式开关电源的两个开关器件有一个公共接地端,相对于半桥式或全桥式开关电源来说,驱动电路简单的多。 6推挽式转换器可以看作两个正激式转换器的组合,在一个开关周期内,这两的正激式转换器交替的工作。若两个正激式变换器不完全对称或平衡时,就会出现直流偏磁的现象,经过几个周期累计的偏磁,会使磁芯进入饱和状态,并导致高频变压器的励磁电流过大,甚至损坏开关管。 7推挽式开关电源的主要缺点是两个开关器件需要很高的耐压值。 推挽式开关电源的主要缺点是两个开关器件需要很高的耐压,其耐压必须大于工作电压的两倍。因此,推挽式开关电源在220V交流供电设备中很少使用。另外,直流输出电压可调整式推挽开关电源 输出电压的调整范围比反激式开关电源输出电压的调整范围小很多,并需要一个储能滤波电感,因此,推挽式开关电源不宜用于要求负载电压变化范围太大的场合,特别是负载很轻或是经常开路的场合。 8推挽式开关电源不会像半桥、全桥式开关电源那样出现两个控制开关同时串通的可能性。 9推挽式开关电源是一个输出电压特性很好的开关电源。 推挽式开关电源经桥式整流或全波整流后,其输出电压脉动系数和电流脉动系数都很小,因此,需要一个很小值的储能滤波电容或储能滤波电感就可以得到一个电压纹波和电流纹波很小的输出电压。 因此,推挽式开关电源是一个输出电压特性很好的开关电源。以上就是推挽式开关电源的详细解析,希望在大家阅读完之后,对推挽式开关电源有了初步的了解,能帮助大家更快入门。

    时间:2020-11-02 关键词: 变压器 推挽 开关电源

  • 值得你了解的开关电源元器件选择

    值得你了解的开关电源元器件选择

    什么是开关电源?开关模式电源(Switch Mode Power Supply,简称SMPS),又称交换式电源、开关变换器,是一种高频化电能转换装置,是电源供应器的一种。其功能是将一个位准的电压,透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。在开关电源中,电压、电流波形均为突变的脉冲状态,元器件所承受电压或电流除加在元器件上的供电电压以外,还有电路中电感成分引起的感应电压、电容器的充电电流等,使得元器件的选择变得复杂化。 实际上,开关电源属有稳压功能的AC/DC或DC/DC变换器,即使所谓DC/DC变换,其中间环节仍然要通过脉冲状态作为转换媒介。实际过程是:DC先逆变成脉冲状态的AC,再由脉冲整流、滤波成为直流电压。在此过程中,整流、滤波元器件要求也与工频整流电路大有区别。工频正弦波交流电源最大值、平均值和有效值都按正弦函数有固定的比例关系,可以对元器件的额定参数进行十分准确的计算。 但是,脉冲波、电压、电流数值的关系不是一成不变的,而是随脉冲波形和负载性质而有很大的变化。 即使采用积分法计算脉冲波形的平均值,要求脉冲波形有一定的规律,而波形幅度与时间关系的不稳定性使这种计算往往难以准确。尤其是脉冲波形的定量测量,也非一般简单仪表所能准确测量的,除了脉冲示波器以外,还没有更简单的方式,例如:开关电源开关管的反向电压值。至于某些情况下要求测出脉冲波的有效值就更困难了。例如:用行逆程脉冲向CRT灯丝供电,要求6.3V的有效值,其准确测量,除用热电偶传感器组成的磁电式仪表或高频率电动式仪表以外,似乎还没有其他的方式。 也就是说,工作在脉冲电路中的元器件欲通过实测电压、电流参数选择其性能是不可能的。至于理论计算,也只能达到近似估计的程度,具体参数选择是在计算结果的基础上宽打窄用。最明显的例子是:单端开关电路,从理论上计算,其开关管反压应为输入电压最大值的两倍。而实际应用中,加在开关管集电极的脉冲波形受储能电感的集总参数、分布参数和电源负载性质的影响,开关管承受反压值将超出理论计算值范围。 因为电感线圈的感应电势不仅与电流变化成正比的函数,而且与产生电流变化的时间成反比。另外,电感线圈的工艺上几乎难以人为控制的分布参数,也使感应电势大幅度超出计算值。因此,在脉冲状态下,不论无源元件还是有源器件,其性能选择不同于普通模拟电路。 开关电源元器件的选择 3.3 输出整流 3.3.1 肖特基二极管 在输出低压低的变换器中肖特基作为输出整流管是最好的,因为它正向压降低,又没有反向恢复时间,正确吗?虽然它确实正向压降低和没有反向恢复时间,但肖特基二极管在阴极和阳极之间通常有较大的电容。随加在肖特基上电压变化对此电容必然存在充电和放电(当肖特基几乎没有加电压时,电容最大)。 这种现象非常像普通二极管的反相恢复电流。 视电路不同,也可能其损耗比用一个超快恢复整流管时损耗大得多。还应当注意此结电容,虽然电荷 Q 低,仍然可能与电路中杂散电感引起振荡,在某些谐振设计中利用此特性做成软开关。所以与普通二极管一样有必要给肖特基加一个缓冲电路,这样增加了损耗。此外肖特基在高温和它的额定电压下有很大的漏电流。 漏电流可能将正激变换器次级短路,这也许就是锗二极管漏电流太大而不用的原因。因为这个缘故,为使反向电流不要太大,只能用到肖特基额定电压的 3/4,温度不超过 110℃。高压肖特基与普通二极管正向压降相近。你就没有必要一定要用这样的器件。如果今后技术发展,高压肖特基二极管确实比双极型二极管正向压降低,则另当别论。 3.3.2 二极管 设计一个 12V 输出,16A 电流,能否用两个 10A 定额的二极管并联?由于二极管正向压降的负温度系数特性和正向压降的离散性,结果一个电流较大的二极管,损耗加大而温度高,正向压降降低电流继续加大,正反馈,最后导致一个二极管流过全部电流而烧坏,记住了吗?所以虽然能将二极管并联但应当注意热平衡(即确保它们之间最小的热组)。如果用两个分立二极管实际上这样做不会很成功。要是两个二极管做在一个芯片上,具有相同的热和电气特性。可以做到较好均衡。MOSFET 压降具有正温度特性,使得并联容易。 3.3.3 反向恢复 肖特基没有反向恢复时间,而所有双极型二极管都有反向恢复问题。它是在二极管正向导通电流IF关断时刻,由于少数载流子存储效应不能立即消失,还能在短时间trr=ta+tb(图 3.3)流过反方向(即由22阴极到阳极)电流,这个时间trr 叫做反向恢复时间。 图 3.3 图解了这个异常现象。在ta时间内反向电流上升到最大值,在变压器的漏感和引线等寄生电感中存储能量(图 3.4),此后(tb),二极管开始截止,迫使电路中电流减少,存储在电感中的能量释放,与相关电路分布电容形成振荡,产生严重的振铃现象,这对变换器效率、电磁兼容造成极大影响。根据反向恢复时间将二极管的分成不同等级(普通整流管、快恢复,超快恢复等等)。 高频变换器在输出级峰值电压 50V以上总是采用超快恢复二极管,50V以下采用肖特基二极管。输出电压低时采用同步整流MOSFET。同步整流的MOSFET的体二极管恢复速度很慢,通常大约为 1μs。它不适宜作为整流管。这就是为什么通常用肖特基与同步整流MOSFET管并联:在MOSFET关断时肖特基流过几乎全部电流,这意味着体二极管不需要反向恢复。 图 3.3 双极型二极管反向恢复特性 快速二极管损耗小,是否越快越好?但是如果是电网整流二极管用超快恢复二极管不是好主意。问题是快恢复时间产生快速下降沿,引起电磁干扰。在这种情况下,最好还是采用普通的恢复时间 5~10μs 的整流管。高电压定额二极管比低电压定额的二极管有更高的正向压降和较长的恢复时间。这就是为什么在满足电路要求的前提下,尽可能选择较低定额的整流管。大电流定额的二极管比小电流有更长的恢复时间,大马拉小车也不是好主意。 3.4 功率晶体管(GTR) +U -U -U +U初始电流方向 随后电流可能方向 图 3.4 在电流从阳极流向阴极之后,在阳极-阴极之间加反向电压,电流由阴极流向阳极目前使用的功率开关晶体管也称 GTR(巨型晶体管 ) , 有 功 率 双 极 型 晶 体 管 ( BJT) 、 MOSFET 和IGBT。开关电源中功率管主要关心器件的导通电阻(或压降)和开关速度。功率晶体管的导通压降和开关速度都与其电压定额有关。电压定额越高,导通压降越大,开关时间越长。因此,在满足 1.2~1.5 倍工作电压外,尽可能选择电压低的器件。 3.4.1 双极型晶体管(BJT) 功率双极型晶体管输出特性有一个以集电极最大电流ICM,集电极最大允许损耗PCM,二次击穿特性Is/b和集电极-发射极击穿电压U(BR)CEO为边界构成的安全工作区(SOA)。不管在瞬态还是在稳态, 晶体管电流与电压轨迹都不应当超出安全工作区对应的边界。同时边界限值与温度、脉冲宽度有关,温度升高有些边界还应当降额。 许多小信号BJT二次击穿特性在ICM,PCM,U(BR)CEO为边界的安全区以内。同时小信号BJT没有开关工作规范,列出最大直流集电极电流,但没有与脉冲电流有关的曲线。如果没有给你电流脉冲电流定额,可假定器件能够处理脉冲电流是额定直流的两倍比较合理。如果这是按照保险丝电流来定额, 脉冲电流幅值与脉冲持续时间有关;事实上,电流限制是限制局部电流过大。短路时不超过 2 倍直流电流最安全。大电流 BJT 功率管(不包括达林顿)的β一般较低,BJT 的β与电流、老化、温度以及电压定额等参数有关。一般取最小β=5~10。不要忘了集电极漏电流,每 10℃增加 1 倍。这将引起截止损耗。为降低晶体管的导通损耗,一般功率管导通时为过饱和状态。但这样增大了存储时间,降低开关了速度。为了减少存储时间,晶体管在关断时一般给 B-E 极之间加反向电压,抽出基区过剩的载流子。如果施加的反压太大,B-E 结将发生反向齐纳击穿。一般硅功率晶体管 B-E 反向击穿电压为5~6V。为避免击穿电流过大,需用一个电阻限制击穿电流。 为了快速关断晶体管,采用抗饱和电路,如图 3.5。电路中集电极饱和电压Uce=UDb+Ube-UDc。如果UDb=Ube=UDc=0.7V,则Uce=0.7V,使得过大的驱动电流流经集电极,降低晶体管的饱和深度,存储时间减少,关断加快。如果允许晶体管饱和压降大,饱和深度降低,二极管Db可以用两个二极管串联,则晶体管饱和压降大约为 1.4V准饱和状态,很小的存储时间,关断时间缩短,但导通损耗加大。 图 3.5 抗饱和电路加速 关断双 极 型功 率管 电 压电 流定 额 越大 ,开 关 速度 越慢 。 例如 采用 抗 饱和 等加 速 开关 措施后,U(BR)CEO=450V,50A开关管可以工作在 50kHz,损耗可以接受。 233.4.2 MOSFET 晶体管 场效应晶体管有结型和 MOS(Metal Oxide Semiconductor)型。功率场效应管一般是 MOSFET。而MOSFET 还有 P 沟道和 N 沟道。较大功率一般不用 P 沟道,因为与 N 沟道相同电流和电压定额的管子导通电阻比 N 沟道大,同时开关速度也比 N 沟道慢。MOSFET 内部结构源极和漏极对称的,且可以互换的。只要在栅极和源极(漏极)之间加一定正电压(N 沟道),就能导通。因此 MOSFET 也常用于同步整流,它能双向导通电流。 损耗 损耗有三个部分:导通损耗,栅极损耗和开关损耗。 导通损耗 MOSFET完全导通时,漏-源之间有一个电阻Ron上的损耗。应当注意手册上导通电阻测试条件,测试时一般栅极驱动电压为 15V。如果你的驱动电压小于测试值,导通电阻应比手册大,而 且 导 通 损 耗 P=RonI2 也 加 大 。 同 时 你 还 应 当 知 道 导 通 电 阻 随 温 度 上 升 而 增 加 , 典 型 为,T-结温。所以如果你要知道实际结温,根据热阻乘以损耗求得结温,再根据新的热态电阻求得损耗,如此反复迭代,直到收敛为止。 如果不收敛,损耗功率太大。25R(T ) = R25 ×1.007T −栅极损耗为驱动栅极电荷损耗。即栅极电容的充放电损耗,它不是损耗MOSFET上,而是栅极电阻或驱动电路上。 虽然电容与栅极电压是高度非线性关系,手册中给出了栅极达到一定电压Ug的电荷Qg,因此将此电荷驱动栅极的功率为P=QgVf。请注意这里没有系数 0.5。 要是实际驱动电压和手册对应的电荷规定电压不同,可以这样近似处理,用两个电压比乘以栅极电荷比较合理。要是你的栅极电压比手册规定高的话,这样做最好。但密勒电容电荷是造成计算误差的主要因素。开关损耗 随着MOSFET的交替导通与截止(非谐振),瞬态电压和电流的交越导致功率损耗,称为开关损耗。 开关电路中带有电感,电流或电压一般总是同时达到最大时转换,如果电流或电压随时间线性变化,由此可以推导出开关损耗:在断续导通模式中,损耗P=IpkUpktsfs/2;而在连续模式中,此损耗加倍。这里Upk为MOSFET由导通到截止时漏-源电压(和截止到导通的连续模式);Ipk为漏极峰值电流;ts为开关过渡时间;fs为开关频率。 这就是为什么栅极驱动越“硬”损耗越低。从损耗的角度希望驱动越硬越好,也就是要求驱动波形的前后沿陡。但因为MOSFET的输入是一个电容,驱动波形越陡,即开关时dUg/dt越大,就意味着必须要求驱动电路提供很大的驱动电流,驱动信号源内阻越小越好。 但是开关速度越快,栅极电路微小寄生参数就会兴风作浪,而EMI问题越突出。总之,MOSFET 的总损耗是通态、栅极电荷和开关损耗之和。而总损耗中仅仅是第一和第三项是损耗在 MOSFET 上的。用这个方法计算损耗,就可以用封装的热阻计MOSFET 是不是过热还是凉的,要是不对,那你肯定算错了。从降低开关损耗的观点要求驱动波形前后沿越陡越好,驱动源是理想电压源。 但是,除了带有驱动电路的功率模块以外,栅极驱动电路不可能与栅极连线最短,连线电感是不可避免的。线路电感与输入电容在驱动电压激励下引起严重的振荡,使驱动无法正常工作。 为此,一般总在MOSFET栅极串联一个电阻,对振荡阻尼在可接受范围内。但是,电阻的加入破坏了驱动的电源压特性,限制了驱动电流,降低了前后沿陡度,驱动波形前沿出现明显指数上升特性,并在驱动达到MOSFET开启电压UT时,由于漏-栅电容放电的密勒效应造成栅极电压“打折”(图 3.6),加大导通损耗。 在关断时,密勒电容的放电效应,使得关断延缓或误导通,增加了关断损耗。因此,栅极电阻不能太大,只要抑制振荡就行。从根本上应当尽量缩短栅极与驱动连接距离。 图 3.6 非理想电压驱动源栅极电压波 形但如果两个 MOSFET 并联,可能你仍用一个电阻,或许用它原来的一半。不,这样不行,即使有另外限流措施,如磁珠串联,仍必须每个栅极一个电阻。 原因是两个 MOSFET 有各自的栅极电荷和引线电感,形成一个欠阻尼振荡网络,而观察到并联的 MOSFET 有 100MHz 振荡!如果用一个数字示波器,并不注意此振荡,你可能看不到它们,但它们引起损耗,当然也引起 EMI。栅极电阻主要是用来阻尼栅极振荡。为了避免振荡,在栅极-源极之间并联一个 20V 稳压二极管,有人用 40V 驱动栅极,使栅极电容充电更快地通过开启电压。 当达到 20V 时,箝位二极管击穿保护栅极电压不要超过它的最大值,这样消耗了更大功率。正确的方法是用低输出阻抗的源驱动栅极。要是功率 MOSFET 导通时间 10ns 的驱动最好。 24功率 MOSFET 可以工作范围很广,低电压下几十瓦达 1MHz 以上;数千瓦可达数百 kHz。低电压器件导通电阻很小,随电压定额提高,导通电阻随电压增加指数增加。利用这一特性低电压用于同步整流,也可将低电压 MOSFET 串联在 BJT 发射极,利用 MOSFET 的开关速度,利用 BJT 的电压定额。图 3.6 是这种组合的实用的例子。 图 3.6 中U为MOSFET和BJT驱动电源。T为BJT的比例驱动电流互感器。PWM信号驱动MOSFET(Tr1)。当MOSFET导通时,导通压降很小,将BJT的发射极接地,驱动电源U通过限流电阻R迫使BJT初始导通,一旦BJT开始导通,设置在BJT集电极的电流互感器T在初级流过电流Ic,在次级正比感应电流经D1注入到BJT基极。 一般互感器变比 1/n《(1/β),例如n=1:10,而BJT的最小β=15。这样互感器注入到BJT的电流产生更大的集电极电流,从而更大的基极电流注入,如此正反馈直至BJT饱和导通。 完成导通过程。如果先将 MOSFET 关断,首先 BJT 的发射极电位提高造成 BE 结反偏,集电极电流减少,互感器初级电流减少,基极电流减少,一旦进入 BJT 放大区迅速正反馈关断 图 3.6 MOSFET 与 BJT 组合 大电流低压MOSFET导通电阻非常小,开关速度快;而BJT关断时,承受电压是U(BR)CER。例如,有一个通信电源双路双端正激中采用这种结构。输入电压 550V,峰值电流 23A电路中应用了 60A/50V的MOSFET和 70A/700V(U(BR)CER)的BJT功率管。开关频率达 50kHz。高压 MOSFET 也可与 IGBT 或 BJT 并联,驱动 MOSFET 先开通后关断。因为 MOSFET 承担了开关过渡时间,BJT 或 IGBT 零电压开通与关断;导通时,高压 MOSFET 比 IGBT 或 BJT 具有更高的压降,负载电流大部分流经 IGBT 或 BJT,只有很少部分通过 MOSFET,减少了导通损耗。尽管如此,BJT 或 IGBT 的开关时间仍是限制提高频率的主要因素。 3.4.3 IGBT IGBT 结构相似于 MOSFET 与 BJT 符合管。具有 MOSFET 的绝缘栅极输入特性-电压驱动和相似BJT 的导通压降。但是由于 BJT 的基极未引出,导通剩余载流子复合时间长,关断时间长-严重拖尾现象;输出管是 PNP 结构,导通压降一般比 NPN 结构高。 器件电压定额一般 500V 以上,电流从数十安到数千安。最适宜变频调速和高功率变换。电压电流越大,可工作的频率就越低。以上就是开关电源的常用元器件的选择方法,希望能给大家一定的参考意见,为大家设计出更好的产品提供一定的帮助。

    时间:2020-11-01 关键词: 元器件 变换器 开关电源

  • 各种电子设备必不可缺的开关电源,你了解吗?

    各种电子设备必不可缺的开关电源,你了解吗?

    现代社会的发展离不开电源,没有了电源,社会上的一切活动就没法进行,那么有电就会有各种开关。电源是各种电子设备必不可缺的组成部分,其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。 由于开关电源内部关键元器件工作在高频开关状态,功耗小,转化率高,且体积和重量只有线性电源的20% - 30%,故目前它已成为稳压电源的主流产品。电子设备电气故障的检修,本着从易到难的原则,基本上都是先从电源入手,在确定其电源正常后,再进行其他部位的检修,且电源故障占电子设备电气故障的大多数。 电源不像处理器,可以看规格知性能;电源也不像显卡,由一颗关键的GPU来决定档次。一款好的电源除了满足功率需求以外,还必须考量稳定、节能、静音、安全等多方面的因素。在没有专业设备进行检测的情况下,我们只有了解一些电源的基本原理和元器件知识,才能做到对电源“一目了然”。 开关电源的组成 开关电源大至由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源四大部份组成。 1. 主电路 冲击电流限幅:限制接通电源瞬间输入侧的冲击电流。 输入滤波器:其作用是过滤电网存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网。 整流与滤波:将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电。 逆变:将整流后的直流电变为高频交流电,这是高频开关电源的核心部分。 输出整流与滤波:根据负载需要,提供稳定可靠的直流电源。 2. 控制电路 一方面从输出端取样,与设定值进行比较,然后去控制逆变器,改变其脉宽或脉频,使输出稳定,另一方面,根据测试电路提供的数据,经保护电路鉴别,提供控制电路对电源进行各种保护措施。 3. 检测电路 提供保护电路中正在运行中各种参数和各种仪表数据。 4. 辅助电源 实现电源的软件(远程)启动,为保护电路和控制电路(PWM等芯片)工作供电。 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。 外观如照片所示为方型,上方会打上X或X2字样。 Y电容(Cy,又称为线路旁通电容器) Y电容为跨接于浮接地(FG)和火线(L)/中性线(N)之间,用来消除高通常态及共态噪声。 Y电容的外观如照片呈圆饼状 而计算机用电源中的FG点与金属外壳、地线(E)及输出端0V/GND共接,所以未连接接地线时,会经由两颗串联的Cy电容分压出输入电源一半的电位差(Vin/2),人体碰触到后就有可能产生感电现象。 共态扼流圈(交连电感) 共模态扼流圈在滤波电路中为串联在火线(L)与中性线(N)上,用来消除电力在线低通共态以及射频噪声。有些电源的输入端线路,会有缠绕在磁芯上的设计,也可以当作是简单的共态扼流圈。 其外观有环形与类似变压器的方形,部分可以见到外露的线圈。 所谓共态噪声,代表是L/N线对于地线E间的噪声,而常态噪声,则是L与N线之间的噪声,EMI滤波器功能主要是消除及阻挡这两类噪声。在EMI滤波电路之后的是瞬时保护电路及整流电路,常见的组件如下。 ■ 保险丝 保险丝就是当其流过其上的电流值超出额定限度时,会以熔断的方式来保护连接于后端电路,一般使用于电源供应器中的保险丝为快熔型,比较好的会使用防爆式保险丝,其与一般保险丝最大的差别是外管为米色陶瓷管,内填充防火材质避免熔断时产生火花。 其安装于电路板上的方式有如图片上方的固定式(两端直接套上导线座并焊于电路板上)以及图片中央的可拆卸式(使用金属夹片固定)。下方的方形组件是温度保险丝,这类保险丝固定于大功率水泥电阻或是功率组件的散热片上,主要是用于超温保护,避免组件过热而损坏或发生火灾,这类保险丝也有与电流保险丝结合的版本,对电流及温度进行双重保护。 负温度系数电阻(NTC) 因为电源接通电源瞬间,其内的高压端电解电容属于无电状态,充电瞬间将产生过大电流突波以及线路压降,可能使桥式整流器等组件超出其额定电流而烧坏。NTC使用时串联于L或N线路上,启动时其内部阻抗值可以限制充电瞬间的电流值,而负温度系数的定义是其电阻会随其温度上升而降低,所以随着电流流过本体使温度逐渐升高后,其阻值会随着降低,避免造成不必要功率消耗。 其外观大多为黑色及墨绿色的圆饼状元件 但其缺点是电源处于热机状态下启动时,其保护效果会打上折扣,且即使阻抗可随温度降低,仍会消耗些许功率,所以目前高效率电源大多采用更进阶的瞬时保护电路。 金氧变阻器(MOV) 变阻器跨接于保险丝后端的火线与地线间,其动作原理为当其两端电压差低于其额定电压值时,本体呈现高阻抗;当电压差超出其额定值,本体电阻会急速下降,L-N间呈现近似短路状态,前端的保险丝因短路而升高的电流将会使其熔断,以保护后端电路,有时本体承受功率过大时,亦以自毁方式来警告使用者该装置已经出现问题。 通常用于电源供应器交流输入端,当输入交流发生过电压时能及时让保险丝熔断,避免使内部组件损坏。其颜色与外观与Cy电容很接近,不过可以从组件上面的字样及型号来分别其不同。 桥式整流器 内部由四颗二极管交互连接所构成的桥式整流器,其功用是将输入交流进行全波整流后,供后端交换电路使用。 其外观与大小会随着组件额定电压及电流的不同而有所差异,部分电源供应器会将其固定于散热片上,协助其散热,以利稳定的长时间运作。经过整流后,便进入功率级一次侧的交换电路,这里的组件决定了电源供应器的各路最大输出能力,是电源供应器相当重要的一部份。 开关晶体管 在交换电路中作为无接点快速电子开关,依控制信号导通及截止,决定电流是否流过,于主动功率因子修正电路以及功率级一次侧电路扮演重要角色。 照片中上方为电源内常见的N MOSFET(N型金氧半导体场效晶体管),下方则是NPN BJT(NPN型双接面晶体管) 随着开关组件的电路组成方式,可构成双晶顺向式、半桥式、全桥式、推挽式等等不同的功率级拓墣,在讲求高效率的电源供应器内,也有使用开关晶体构成同步整流电路以及DC-DC降压电路的应用。 变压器 为何称为隔离型交换式降压电源,就是因为使用变压器作为高低电压分隔,并利用磁能进行能量交换,不仅可以避免高低压电路故障时的漏电危险,也能简单产生多种电压输出。因其运作频率较高,变压器体积较一般交流变压器要来得小。 因为变压器为功率传递路径之一,目前大输出电源有使用多变压器的设计,避免单一变压器发生饱和现象而限制功率的输出。照片中上方较小的变压器为辅助电源电路以及信号传递用的脉冲变压器,下方较大者为主要功率变压器以及环形的二次侧调整用变压器。 以变压器作为隔离分界,二次侧的输出电压已经比一次侧要低上许多,不过还需要经过整流、调整以及滤波平滑等电路,才会变成计算机零件所需的各电压直流电。 二极管 电源供应器内部,随着各部电路要求及输出大小而使用不同种类以及规格,除了一般的硅二极管外,还有萧特基障壁二极管(SBD)、快速回复二极管(FRD)、齐纳二极管(ZD)等种类。 图片中为二极管常见的封装形式 FRD主要用于主动功率因子修正以及功率级一次侧电路;SBD用于功率级二次侧,将变压器输出进行整流;ZD则是作为电压参考用。 电感器 电感器随着磁芯结构、感抗值、电路上安装位置的不同,可以作为交换电路中的储能组件、磁性放大电路的电压调整组件以及二次侧整流后输出滤波使用,于电源供应器中广泛使用。 图片中电感形状有环形及圆柱型,随着感值及电流承受力而有不同的圈数以及漆包线粗细。 电容器 如电感器般,电容器同样也作为储能组件以及涟波平滑使用。为了承受整流后的高压直流,高耐压电解电容用于电源供应器一次侧电路;为了降低输出下电解电容连续充放电时造成的损失,二次侧电路则大量使用高耐温长寿低阻抗电解电容。 图片中下方较大者为用于一次侧的高耐压电解电容,上方较低耐压则使用于二次侧及外围控制电路 因电容内有化学物质(电解液)的关系,工作温度对电解电容的寿命有相当影响,所以长时间下运作,除了维持电源供应器的良好散热外,其使用的电解电容厂牌及系列也决定电源供应器稳定运作的可靠度及寿命。 电阻器 电阻器用于限制电路上流过的电流,并于电源供应器关闭后释放电容器内所储存的电荷,避免产生电击事故。 图片中左方为大功率水泥电阻,可承受较大功率超额,右方则为一般常见的电阻,其上的色码标示出其阻值及误差。 上述组件构成的电路若是没有搭配控制电路的话,是无法发挥其功能的,而各路输出也需要随时监视管理,当发生任何异常时就要立即切断输出,以保护计算机零组件的安全。 各种控制IC 电源供应器内的控制IC,依其安装位置及用途来分,有作为PFC电路用、功率级一次侧PWM电路用、PFC/PWM整合控制用、辅助电源电路用整合组件、电源监控管理IC等等。 PFC电路用:作为主动功率因子修正电路控制,使电源供应器可维持一定的功率因子,并减少高次谐波产生。 功率级一次侧PWM电路用:作为功率级一次侧开关晶体驱动用PWM(脉宽调变)信号产生,随着电源输出状态对其任务周期(Duty Cycle)的控制。一般常见的有UC3842/3843系列等PWM控制IC。 PFC/PWM整合控制用:将上述两种控制器结合于单一IC中,可使电路更为简化,组件数目减少,缩小体积外也降低故障率。例如常见的CM680X系列,就是PFC/PWM整合控制IC。 辅助电源电路用整合组件:因为电源关闭后,辅助电源电路仍需持续输出,所以必须自成一独立系统,因其输出瓦数不需太高,所以使用业界小功率整合组件作为其核心,例如PI的TOPSwitch系列。 电源监控管理IC:进行各路输出的UVP(低电压保护)、OVP(过电压保护)、OCP(过电流保护)、SCP(短路保护)、OTP(过温度保护)监视及保护,当超出其设定值后,便会关闭并锁定控制电路,停止电源供应器输出,待故障排除后才可重新启动。 除了上述组件外,其它还有厂商视需要自行加上的IC,例如风扇控制IC等等。 光耦合器 光耦合器主要是用于高压电路与低压电路的信号传递,并维持其电路隔离,避免发生故障时高低压电路间产生异常电流流动,使低压组件损坏。其原理就是使用发光二极管与光敏晶体管,利用光来进行信号传递,且因为两者并无电路上的连结,所以可以维持两端电路的隔离。电源供应器内部组件大致上介绍到此,下次将直接以电源供应器实际照片,来说明各部份的电路。以上就是开关电源的电子元器件组成部分,希望能给大家在设计电路的过程中带来一定的了解,帮助大家更快进入设计过程。

    时间:2020-11-01 关键词: 电子元器件 控制电路 开关电源

  • 生活中常见的开关电源的维护小知识,你知道吗?

    生活中常见的开关电源的维护小知识,你知道吗?

    相信开关大家都知道,那么生活中的开关电源你知道吗?它的工作原理是什么?开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关晶体管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源。 广泛运用在工业、军事、科研、通讯、医疗及多种家用电器中。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。下面我们就来看看开关电源电路图与维修技巧。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。 开关电源的维修技巧和常见故障 1.维修技巧 开关电源的维修可分为两步进行: 断电情况下,“看、闻、问、量” 看:打开电源的外壳,检查保险丝是否熔断,再观察电源的内部情况,如果发现电源的PCB板上有烧焦处或元件破裂,则应重点检查此处元件及相关电路元件。 闻:闻一下电源内部是否有糊味,检查是否有烧焦的元器件。 问:问一下电源损坏的经过,是否对电源进行违规操作。 量:没通电前,用万用表量一下高压电容两端的电压先。如果是开关电源不起振或开关管开路引起的故障,则大多数情况下,高压滤波电容两端的电压未泄放悼,此电压有300多伏,需小心。用万用表测量AC电源线两端的正反向电阻及电容器充电情况,电阻值不应过低,否则电源内部可能存在短路。电容器应能充放电。脱开负载,分别测量各组输出端的对地电阻,正常时,表针应有电容器充放电摆动,最后指示的应为该路的泄放电阻的阻值。 加电检测 通电后观察电源是否有烧保险及个别元件冒烟等现象,若有要及时切断供电进行检修。 测量高压滤波电容两端有无300伏输出,若无应重点查整流二极管、滤波电容等。 测量高频变压器次级线圈有无输出,若无应重点查开关管是否损坏,是否起振,保护电路是否动作等,若有则应重点检查各输出侧的整流二极管、滤波电容、三通稳压管等。 如果电源启动一下就停止,则该电源处于保护状态下,可直接测量PWM芯片保护输入脚的电压,如果电压超出规定值,则说明电源处于保护状态下,应重点检查产生保护的原因。 2.常见故障 (1)保险丝熔断 一般情况下,保险丝熔断说明电源的内部线路有问题。由于电源工作在高电压、大电流的状态下,电网电压的波动、浪涌都会引起电源内电流瞬间增大而使保险丝熔断。重点应检查电源输入端的整流二极管,高压滤波电解电容,逆变功率开关管等,检查一下这此元器件有无击穿、开路、损坏等。如果确实是保险丝熔断,应该首先查看电路板上的各个元件,看这些元件的外表有没有被烧糊,有没有电解液溢出,如果没有发现上述情况,则用万用表测量开关管有无击穿短路。需要特别注意的是:切不可在查出某元件损坏时,更换后直接开机,这样很有可能由于其它高压元件仍有故障又将更换的元件损坏,一定要对上述电路的所有高压元件进行全面检查测量后,才能彻底排除保险丝熔断的故障。 (2)无直流电压输出或电压输出不稳定 如果保险丝是完好的,在有负载情况下,各级直流电压无输出。这种情况主要是以下原因造成的:电源中出现开路、短路现象,过压、过流保护电路出现故障,辅助电源故障,振荡电路没有工作,电源负载过重,高频整流滤波电路中整流二极管被击穿,滤波电容漏电等。在用万用表测量次级元件,排除了高频整流二极管击穿、负载短路的情况后,如果这时输出为零,则可以肯定是电源的控制电路出了故障。若有部分电压输出说明前级电路工作正常,故障出在高频整流滤波电路中。高频滤波电路主要由整流二极管及低压滤波电容组成直流电压输出,其中整流二极管击穿会使该电路无电压输出,滤波电容漏电会造成输出电压不稳等故障。 用万用表静态测量对应元件即可检查出其损坏的元件。例:某一24伏直流电机供电电源通电后无直流24伏输出,拆开电源外壳,观察保险丝未烧断且电路板无明显的烧焦处或破裂元件,在未通电情况下量AC输入端阻值和DC输出端阻值正常,量开关管、整流桥、整流管等重要元件正常,故判断不存在内部严重短路的可能,估计保护电路动作。经检查此开关电源采用U3842 PWM控制芯片,经查找相关的资料得知,当U3842芯片的3端电压高于1伏时,内部电流敏感比较器输出高电平,将PWM锁存器复位使输出关闭。通电测量U3842的3端高于1伏,6端无输出,经检查相关电路,发现稳压管D2击穿,如图3,故PC1导通,致使U3842的3端为高电平,故6端无输出,开关管不工作,直流侧无直流输出。更换同型号稳压管D2,故障解除。 (3)电源负载能力差 电源负载能力差是一个常见的故障,一般都是出现在老式或工作时间长的电源中,主要原因是各元器件老化,开关管的工作不稳定,没有及时进行散热等。应重点检查稳压二极管是否发热漏电,整流二极管损坏、高压滤波电容损坏等。例:我厂近红处激光光谱仪(VECTOR 22),开机后无法完成自检并报警且主板指示灯不断闪烁。经检查,供光谱仪主板的直流5V电源仅剩2.3伏左右,脱开5V直流电源的负载,通电再次测量5V直流电源,这时则有5V,初步判断此5V直流电源带载能力差,拆开电源外壳进行检修。 由于没有带负载时,通电有直流5V输出,故重点检查次级线圈侧的输出整流电路,给5伏电源接上假负载通电进行测量发现三通稳压7805的1、2脚之间电压为5.2伏,2、3脚之间却剩2.3伏,如图4,故判断三通稳压管7805性能变坏,更换三通稳压管7805故障解决。以上就是开关电源的维修小技巧,需要大家在实践过程中不断总结经验,这样才能更快推动电子产品的不断进步。

    时间:2020-11-01 关键词: 元器件 滤波器 开关电源

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