分立元器件设计

1、2021-5-11 功率mos管 v主要工作特性：主要工作特性： 1）其工作频率可以达20khz以上，有的甚至可 以达到100khz200khz； 2）体积小、重量轻； 3）高速、大功率、高耐压（可以达到1400v以 上nmos）； 4）高增益，存储时间不受限制，不会热击穿。 2021-5-11 mos管的符号 vnmos/pmos的符号为：g是源极。s是栅极。d是漏极。 2021-5-11 mos管原理 vmos管是电压控制器件，为了在d极获得一个较大电流，在mos管的g 极和s极间必须加一个受控的电压，因mos的栅极与源极在电气上是靠 硅氧化层相互隔离的，管子加电后只有很少的一点漏电流从所

2、加电源端 流入到栅极。因此，可以说mos管具有极高的增益和阻抗。 v为了驱动mos管导通，需要在栅极和源极间加入电压脉冲，用于产生有 效的充电电流，给mos管的输入电容ciss充电。 v为提高mos管的开关速度，驱动电阻驱动电阻rg不可特大，可用公式得到其值： rg = tr（或tf）/2.2ciss 驱动电流脉冲值：驱动电流脉冲值： ig = qtotal/tr 其中rg：驱动阻抗，； ciss：mos管的输入电容，f； tr和tf：分别为mos管驱动信号的上升时间和下降时间，s； vg-s电压无，mos管关闭，d-s程高阻状态，抑制电流通过。 2021-5-11 mos管的驱动 简单的加快

3、关断速度加快mos关断速度 2021-5-11 mos管的驱动 简单的加快开通速度 2021-5-11 mos自举驱动 2021-5-11 mos隔离变压器驱动1 2021-5-11 mos隔离变压器驱动2 适用于半桥、推 挽、双管正激的 驱动 适用于全桥的驱 动 2021-5-11 mos图腾柱驱动 三极管组成的图腾柱驱动 由mos组成图腾柱驱动 2021-5-11 igbt vigbt 的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给 pnp 晶体管提供基极电流，使 igbt 导通。反之，加反向门极电 压消除沟道，流过反向基极电流，使 igbt 关断。 igbt 的 驱动方法和 mosfet 基

4、本相同，只需控制输入极 n 一沟道 mosfet ，所以具有高输入阻抗特性。 2021-5-11 bjt vbjt就是双极性晶体管（三极管），是一个 电流驱动的器件，如mbj13003、13005等， 放大倍数通常是几十倍，由于其导通到关断 需要一段时间，因此适用于频率较低的电源 电路中。 2021-5-11 bjt的驱动 2021-5-11 bjt的贝克钳位电路 2021-5-11 稳压管tl431 vtl431是一是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。它的输 出电压用两个电阻就可以任意地设置到从vref（2.5v）到36v范围内的 任何值。该器件的典型动态阻抗为0.2，在很多应用中

5、可以用它代替齐 纳二极管，例如，数字电压表，运放电路、可调压电源，开关电源等等。 v从该器件的符号看。3个引脚分别为：阴极（cathode）、阳极 （anode）和参考端（ref）。 v从下图可以看到，vi是一个内部的2.5v基准源，接在运放的反相输入端。 由运放的特性可知，只有当ref端（同相端）的电压非常接近vi（2.5v） 时，三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过，而且随着ref端电压 的微小变化，通过三极管 图1 的电流将从1到100ma变化。当然，该图 绝不是tl431的实际内部结构，所以不能简单地用这种组合来代替它。 但如果在设计、分析应用tl431的电路时，这个模块图对开启思路

6、，理 解电路都是很有帮助的，本文的一些分析也将基于此模块而展开。 2021-5-11 tl431内部结构图 其内部电路图为： 2021-5-11 tl431在开关电源中的作用1 v如图 2021-5-11 在开关电源上的应用 2 v在过去的普通开关电源设计中，通常采用将输出电压经过误 差放大后直接反馈到输入端的模式。这种电压控制的模式在 某些应用中也能较好地发挥作用，但随着技术的发展，当今 世界的电源制造业大多已采用一种有类似拓扑结构的方案。 此类结构的开关电源有以下特点：输出经过tl431(可控分流 基准)反馈并将误差放大，tl431的沉流端驱动一个光耦的发 光部分，而处在电源高压主边的光耦

7、感光部分得到的反馈电 压，用来调整一个电流模式的pwm控制器的开关时间，从 而得到一个稳定的直流电压输出。上图是一个实用的4w开 关型5v直流稳压电源的电路。该电路采用了此种拓扑结构并 同时使用了topswitch技术。 2021-5-11 在开关电源上的应用 3 v图中c1、l1、c8和c9构成emi滤波器，br1和c2对输入交流电压整流 滤波，d1和d2用于消除因变压器漏感引起的尖峰电压，u1是一个内置 mosfet的电流模式pwm控制器芯片，它接受反馈并控制整个电路的 工作。d3、c3是次极整流滤波电路，l2和c4组成低通滤波以降低输出 纹波电压。r2和r3是输出取样电阻，两者对输出的分

8、压通过tl431的 ref端来控制该器件从阴极到阳极的分流。这个电流又是直接驱动光耦 u2的发光部分的。那么当输出电压有变大趋势时，vref随之增大导致流 过tl431的电流增大，于是光耦发光加强，感光端得到的反馈电压也就 越大。u1在接受这个变大反馈电压后将改变mosfet的开关时间，输出 电压随改变而回落。事上，上面讲述的过程在极短的时间内就会达到平 衡，平衡时vref2.5v，又有r2=r3，所以输出为稳定的5v。这里要注意 的是，不再能通过简单地改变取样电阻r2、r3的值来改变输出电压，因 为在开关电源中每个元件的参数对整个电路工作状态的影响都会很大。 按图中所示参数时，电路可在90v

9、ac264vac（50/60hz）输入范围内， 输出+5v，精度优于3%，输出功率为4w，最大输出电流可达0.8a， 典型变换效率为70%。 2021-5-11 tl431为基准的输出电压的计算 vo=2.5*(r1+r2)/r2 2021-5-11 光电耦合器 v光耦合器（optical coupler，英文缩写为oc）亦称光电隔离器，简称光 耦。光耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的 隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类 最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成：光的发 射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管（led）

10、，使 之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放 大后输出。这就完成了电光电的转换，从而起到输入、输出、隔离 的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等 特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。 光耦合器的主要优点是：信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电 气隔离隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无 触点，使用寿命长，传输效率高。在单片开关电源中，利用线性光耦合 器可构成光耦反馈电路，通过调节控制端电流来改变占空比，达到精密 稳压目的。 2021-5-11 光电耦合器性能特点2 2021-5-11 光电耦合器选用原则 2021-5-11 pc817具体参数 2021-5-11 pc817光耦详解 v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； v光敏二极管共有三个重要参数： 1）二极管正