开关电源(5)元器件

开关电源元器件的选用(xuǎnyòng)1.开关晶体管开关电源中的功率开关晶体管是影响电源可靠性的关键元件。开关电源所出现的故障中约60%是功率开关晶体管损坏引起的。主电路中用作开关的功率管有双极型晶体管和MOSFET两种。1.1功率开关MOSFETMOSFET分P沟道耗尽型、P沟道增强型、N沟道耗尽型和N沟道增强型4种类型。增强型MOSFET具有(jùyǒu)应用方便的“常闭”特性（即驱动信号为零时，输出电流等于零）。在开关电源中，用作开关功率管的MOSFET几乎全都是N沟道增强型器件。精品资料MOSFET的主要特点：

MOSFET是一种依靠多数载流子工作的典型场控制器件。它适应于100~200MHz的高频场合。

MOSFET具有负的电流温度系数，可以避免热不稳定性和二次击穿，适合在大功率(gōnglǜ)和大电流条件下应用。

在驱动模式上，属于电压控制型器件，驱动电路设计比较简单，驱动功率(gōnglǜ)很小。

MOSFET中大多数集成有阻尼二极管，而双极型功率(gōnglǜ)晶体管中大多没有内装阻尼二极管。

MOSFET对系统的可靠性与安全性的影响并不象双极型功率(gōnglǜ)晶体管那样重要。

精品资料MOSFET的主要缺点：

导通电阻(RDS(on))较大，而且(érqiě)具有正温度系数，用在大电流开关状态时，导通损耗较大，开启门限电压VGS(th)较高（一般为2~4V），要求驱动变压器绕组的匝数比采用双极型晶体管多1倍以上。精品资料MOSFET的驱动(qūdònɡ)电路

图中，Ns为脉冲变压器次级驱动绕组，R是MOSFET的珊极限流电阻。齐纳二极管DW1、DW2反向串接在一起(yīqǐ)，防止驱动电压过高而使VT击穿。R的阻值一般为60~200Ω。精品资料1.2绝缘珊双极型晶体管

绝缘珊双极型晶体管(IGBT)是一种大电流密度、高电压激励的场控制器件，是高压、高速新型(xīnxíng)大功率器件。它的耐压能力为600~1800V，电流容量为100~400A，关断时间低至0.2μs，在开关电源中作功率开关用，具有MOSFET与之补课比拟的优点。

精品资料IGBT的主要特点：

(1)电流密度大，是MOSFET的10倍以上。

(2)输入阻抗高，栅极驱动功率小，驱动电路简单。

(3)低导通电阻，IGBT的导通电阻只有MOSFET的10%。

(4)击穿电压高，安全(ānquán)工作区大，在受到较大瞬态功率冲击时不会损坏。

(5)开关速度快，关断时间短。耐压为1kV的IGBT的关断时间为1.2μs，600V级的产品的关断时间仅为0.2μs。精品资料精品资料常见开关功率管加速(jiāsù)电路为了改善晶体管的开关特性，减小晶体管的损耗，对晶体管基极驱动电路的设计常采用一些(yīxiē)加速电路：精品资料晶体管的开关时间与它的损耗(sǔnhào)晶体管的开关作用与晶体管的放大作用是不同的。放大只是对电流或电压的作用，在共发电路中输出波形与输入波形之间有180°的相位差；而对于晶体管的开关作用，虽然输出与输入波形之间有180°的相位差，但它的波形不是一个正弦波或三角波，而是一个拖延了的矩形波。为表述它的波形特征，引入4个时间参数(cānshù)：延迟时间td上升时间tr储存时间ts下降时间tf精品资料精品资料晶体管开关(kāiguān)波形精品资料根据实际，晶体管有两个时间参数，即开启时间和关断时间。

开启时间为：ton=td+tr

关断时间为：toff=ts+tf

晶体管作开关应用时，在每一个周期内，晶体管工作(gōngzuò)在3个不同区域，即放大区、饱和区和截止区。

晶体管的功率损耗也由3部分构成：通态损耗、断态损耗和开关损耗。精品资料软磁铁氧体磁芯软磁铁氧体材料常用在高频变压器、电感整流器、脉冲变压器等电路中，在开关电源中是一种非常重要(zhòngyào)的元件。软磁铁氧体材料主要有：锰锌软磁铁氧体、镍锌软磁铁氧体。特点：在高频下具有高磁导率、高电阻率、低损耗。新型磁性材料：超微晶合金、钴基非晶态、坡莫合金等精品资料磁性材料的基本(jīběn)特性磁场强度（H）与磁感应强度（B）居里温度Tc初始(chūshǐ)磁导率µi剩余磁感应强度Br矫顽力Hc精品资料磁芯的结构(jiégòu)与选用铁氧体磁芯的结构形状：POT是罐形磁芯，PM是R形磁芯，EC磁芯是在开关电源上常用(chánɡyònɡ)的一种磁芯，EE磁芯是一种常用(chánɡyònɡ)磁芯。精品资料精品资料精品资料光电耦合器光电耦合器（OpticalCoupler,OC）也叫光电隔离器（OpticalIsolation,OI），简称(jiǎnchēng)光耦。精品资料二极管

从结构上来分，有点(yǒudiǎn)接触型和面接触型二极管。

按功能来分，有快速恢复及超快速恢复二极管、整流二极管、稳压二极管及开关二极管等。

开关二极管在开关电源的过压保护、反馈控制系统经常用到。主要是硅二极管，如1N4148、1N4448等。

稳压二极管又叫齐纳二极管（ZenerDiod）

快速恢复二极管（FastRecoveryDiod）和超快速恢复二极管（SuperfastRecoveryDiod，SRD）这两种二极管具有开关特性好