【正文】 恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)時(shí)間在20～50ns之間；整流電流Id為最大輸出電流IOM的3倍以上，即Id3IOM；最高反向工作電壓VRM為最大反向峰值電壓V(BR)S的2倍以上，即VRM2V(BR)S。 (1) 超快速恢復(fù)二極管的性能特點(diǎn)① 反向恢復(fù)時(shí)間trr：通過二極管的電流由零點(diǎn)正向轉(zhuǎn)反向后，再由反向轉(zhuǎn)換到規(guī)定值的時(shí)間。 (2) 穩(wěn)壓二極管的用途穩(wěn)壓二極管具有以下幾個(gè)作用：第一，對(duì)漏極和源極經(jīng)行鉗位保護(hù)；第二，起到加速開關(guān)管導(dǎo)通的作用；第三，在開關(guān)電源中常用高壓穩(wěn)壓二極管代替瞬態(tài)電壓抑制器TVS對(duì)初級(jí)回路產(chǎn)生的尖峰電壓進(jìn)行鉗位；第四，在晶體管反饋回路中，常常在晶體管的發(fā)射極串聯(lián)一只穩(wěn)壓管作電壓負(fù)反饋，提高放大電路的穩(wěn)定性。它在電子電路中用作過壓保護(hù)、電平轉(zhuǎn)換，也可用來提供基準(zhǔn)電壓。它的反向恢復(fù)時(shí)間trr只有幾納秒，而且體積小，價(jià)格低。若CTR＞200%，在啟動(dòng)電路或者當(dāng)負(fù)載發(fā)生突變時(shí)，有可能將單片開關(guān)電源誤觸發(fā)，影響正常輸出。這是其重要特性。電流傳輸比CTR是光耦合器的重要參數(shù)，通常用直流電流傳輸比來表示。它由發(fā)光二極管和光敏三極管組成，當(dāng)發(fā)光二極管接通而發(fā)光，光敏三級(jí)管導(dǎo)通。普通光耦合器只能傳輸數(shù)字（開關(guān)）信號(hào)，不適合傳輸模擬信號(hào)。它的光—電反應(yīng)也是隨著光的強(qiáng)弱改變而變化的。其缺點(diǎn)是所占空間大，放置困難。其次還要注意磁芯的結(jié)構(gòu)、脆度、硬度、穩(wěn)定性、導(dǎo)磁率及磁感應(yīng)強(qiáng)度。磁芯從飽和狀態(tài)除去磁場(chǎng)后剩余的磁感應(yīng)強(qiáng)度稱為剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度。磁感應(yīng)強(qiáng)度是指磁場(chǎng)作用于磁性物質(zhì)上的作用力的大小，用（Gs）表示。但是，我們不能十分有把握地掌握磁性材料的特性，以及這種特性與溫度、頻率、氣隙等的依賴性和不易測(cè)量性。② 輸入阻抗高，柵極驅(qū)動(dòng)功率小，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單。R的阻值一般為60~200Ω。MOSFET具有負(fù)的電流溫度系數(shù)，可以避免熱不穩(wěn)定性和二次擊穿，適合在大功率和大電流條件下應(yīng)用。MOSFET分P溝道耗盡型、P溝道增強(qiáng)型、N溝道耗盡型和N溝道增強(qiáng)型4種類型。未來的開關(guān)電源像一只茶杯的蓋子：它的工作頻高達(dá)2~10MHz，效率達(dá)到95%，功率密度為3~6W/cm2，長(zhǎng)期使用完好，壽命在80000h以上。實(shí)現(xiàn)這些變換都是以頻率為基礎(chǔ)，以改變電壓為目的，工藝復(fù)雜，控制難度大，始終難以形成大規(guī)模生產(chǎn)。材料之新、用途之廣，是它快速發(fā)展的主要?jiǎng)恿?。從輸入、輸出有無變壓器隔離來說，DC/DC變換分為有變壓器隔離和沒有變壓器隔離兩類。如果正弦波電壓加到并聯(lián)的電感回路上，這時(shí)電感上的電壓就無窮大。所謂硬開關(guān)，是指電子脈沖、外加控制信號(hào)強(qiáng)行對(duì)電子開關(guān)進(jìn)行“開”和“關(guān)”，而與電子開關(guān)自身流過的電流以及兩端施加的電壓無關(guān)。美國(guó)的“能源之星”對(duì)電子鎮(zhèn)流器、開關(guān)電源以及家用電器的效率都制定有很仔細(xì)的、非常嚴(yán)格的規(guī)章條款。例如：一個(gè)開關(guān)電源的工作頻率是50kHz，它的周期（微秒）。第五部分是控制電路，輸出電壓經(jīng)過分壓、采樣后于電路的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較、放大。開關(guān)電源通常由六大部分組成，如圖11所示。電源是產(chǎn)生電的裝置，表示電源特性的參數(shù)有功率、電壓、電流、頻率等；在同一參數(shù)要求下，又有重量、體積、效率和可靠性等指標(biāo)。我們用的電，一般都需要經(jīng)過轉(zhuǎn)換才能適合使用的需求，例如交流轉(zhuǎn)換成直流，高電壓變成低電壓，大功率變換為小功率等。 圖11 開關(guān)電源工作原理框圖第一部分是輸入電路，它包含有低通濾波和一次整流環(huán)節(jié)。第六部分是頻率振蕩發(fā)生器，它產(chǎn)生一種高頻波段信號(hào)，該信號(hào)與控制信號(hào)疊加進(jìn)行脈寬調(diào)制，達(dá)到脈沖寬度可調(diào)。很明顯，接通占空比（D）越大，負(fù)載上的電壓越高，表明電子開關(guān)接通時(shí)間越長(zhǎng)，此時(shí)負(fù)載感應(yīng)電壓較高，工作頻率也較高。(2) 體積小，重量輕。顯然，開關(guān)是接通和關(guān)斷期間是有電流、電壓存在的，因此，這種工作方式是有損耗的。利用諧振電路可實(shí)現(xiàn)正弦波振蕩，當(dāng)振蕩倒零時(shí)，電子開關(guān)導(dǎo)通，稱之為零電壓導(dǎo)通（Zero Voltage Switching）。每一類有6種拓?fù)?，即降壓式（Buck）、升壓式（Boost）、升壓—降壓式（BuckBoost）、串聯(lián)式（Cuk）、并聯(lián)式（Sepic）以及賽達(dá)式（Zata）。但是，它離人們的要求、應(yīng)用的價(jià)值還差得很遠(yuǎn)，體積、重量、效率、抗干擾能力、電磁兼容性以及使用的安全性都不能說是十分完美。(4) 軟件問題。這就是開關(guān)電源的發(fā)展趨勢(shì)。增強(qiáng)型MOSFET具有應(yīng)用方便的“常閉”特性（即驅(qū)動(dòng)信號(hào)為零時(shí)，輸出電流等于零）。MOSFET從驅(qū)動(dòng)模式上來分，屬于電壓控制器件，驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)功率甚微，在啟動(dòng)或穩(wěn)定工作條件下的峰值電流要比采用雙極型功率晶體管小得多。盡管MOSFET的輸入阻抗很高，但仍會(huì)產(chǎn)生充電電流。③ 低導(dǎo)通電阻。在選擇鐵氧體時(shí)，它不像電子元件那樣可以測(cè)量，它的具體的參數(shù)、特性曲線在顯示測(cè)量?jī)x器上也不時(shí)一目了然。溫度越高，磁感應(yīng)強(qiáng)度越低。(5) 矯頑力HC。在設(shè)計(jì)時(shí)，工作頻率和噪聲干擾應(yīng)十分注意。(4) EC 磁芯是在開關(guān)電源上常用的一種磁芯，磁芯截面積大，散熱效果好，常用在100～150W的開關(guān)電源上。這就實(shí)現(xiàn)了“電—光—電”功能轉(zhuǎn)換，也就是隔離信號(hào)傳遞。近年來問世的線性光耦合器能夠傳輸連續(xù)變化的模擬電壓或模擬電流信號(hào)，使其應(yīng)用領(lǐng)域大為拓寬。光電耦合器是電流驅(qū)動(dòng)型，需要一定的電流才能使發(fā)光二極管導(dǎo)通，如果輸入信號(hào)太小，發(fā)光二極管不會(huì)導(dǎo)通，其輸出信號(hào)將失真。當(dāng)輸出電壓保持恒定時(shí)，它等于直流輸出電流與直流輸入電流IF的百分比。(3) 線性光耦合器的產(chǎn)品及選取原則使用光電耦合器主要是為了提供輸入電路和輸出電路間的隔離，在設(shè)計(jì)電路時(shí)，必須遵循下列原則：所選用的光電耦合器件必須符合國(guó)內(nèi)和國(guó)際的有關(guān)隔離擊穿電壓的標(biāo)準(zhǔn)；由英國(guó)埃索柯姆(Iso)公司、美國(guó)摩托羅拉公司生產(chǎn)的4N系列(如4N24N24N35)光耦合器，目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用地十分普遍。 二極管二極管在電子電路中用得較多，功能各異。在開關(guān)電源的過壓保護(hù)、反饋控制系統(tǒng)中常用到硅二極管，如1N4141N4448。 (1) 穩(wěn)壓二極管的分類穩(wěn)壓二極管分低壓和高壓兩種。 (3) 穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)如下：① 穩(wěn)定電壓VZ。② 平均整流電流Id：這時(shí)選用二極管的又一個(gè)主要指標(biāo)。 自動(dòng)恢復(fù)開關(guān)自動(dòng)恢復(fù)開關(guān)（Resettable Swithing，RS）又叫自動(dòng)恢復(fù)保險(xiǎn)絲，它是一種過流保護(hù)器件。通常，將自動(dòng)恢復(fù)開關(guān)串接在低壓直流輸出端，此時(shí)交流輸入端的保險(xiǎn)管可省去。觀察電流表，如果一段時(shí)間后電流表上的電流讀數(shù)升到一定值，這段時(shí)間就是自動(dòng)恢復(fù)開關(guān)的自動(dòng)恢復(fù)時(shí)間。如果電路輸入電壓超高，熱敏電阻就會(huì)發(fā)熱，其電阻值降低，對(duì)輸入電流分流。這就是熱敏電阻對(duì)軟啟動(dòng)的作用。再者，這種開關(guān)電源電路比較復(fù)雜，集成控制電路也不是很多。寬脈沖經(jīng)開關(guān)晶體管功率放大后，驅(qū)動(dòng)高頻變壓器，使變壓器初級(jí)電壓升高，然后耦合到次級(jí)，經(jīng)過二極管VD整流和電容C2濾波后，輸出電壓上升，反之亦然。需要指出的是：a、b、c是壓控振蕩器外圍元件連接端，它們將決定振蕩的工作頻率和頻率調(diào)制靈敏度。當(dāng)S斷時(shí)，L向負(fù)載及電源放電，輸出電壓將是輸入電壓，因而有升壓作用。這里的C1用于傳遞能量，而且輸出極性和輸入相反。這個(gè)電路也相當(dāng)于降壓式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這里的C12明顯是用于傳遞能量的，所以Cuk電路是電容傳輸變換電路。因此，L有升壓作用。開關(guān)管在零電壓時(shí)關(guān)斷。Q值越大，振蕩越強(qiáng)。從外部看，L、C部分類似于開路，L、C各自有效電流卻達(dá)到最大。從而大大抑制了對(duì)電網(wǎng)的污染。這個(gè)諧振電路的電流是正弦波，而Us為矩形波電壓。(1) 零電流開關(guān)實(shí)際的零電流開關(guān)諧振部分拓補(bǔ)又分L型和M型。S導(dǎo)通時(shí)，L1電流由0開始上升，由于續(xù)流沒有結(jié)束，此時(shí)初始。本階段結(jié)束，這時(shí)的時(shí)刻為t2。如為半波開關(guān)，則開關(guān)分壓也將線性上升到輸入電源值。綜合以上分析過程，我們可以看出，該拓?fù)渲C振結(jié)構(gòu)只能實(shí)現(xiàn)PFM調(diào)節(jié)，而無法實(shí)現(xiàn)PWM。(1) PWM變換器PWM控制方式是指在開關(guān)管工作頻率恒定的前期下，通過調(diào)節(jié)脈沖寬度的方法來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出。（d）反向諧振階段（S1導(dǎo)通關(guān)斷、S2導(dǎo)通）：當(dāng)需要關(guān)斷S1時(shí)，可以控制重新打開S2，此時(shí)在作用下，S2電流為0。該電路的開關(guān)管及二極管均在零電壓或零電流條件下通斷，主開關(guān)電壓應(yīng)力低，但電流應(yīng)力大（諧振作用）。SS2的配合控制，實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)下的PWM調(diào)節(jié)。同時(shí)，CR有電壓鉗位作用，防止S1在關(guān)斷時(shí)過壓。（b）諧振階段1（S導(dǎo)通關(guān)斷）：隨著CR電壓的上升，VD逐步承受反壓關(guān)斷。(3) PS軟開關(guān)變換器脈沖移相軟開關(guān)變換器用于橋式變換器。SS2可以在、副邊耦合電感等的諧振作用下，實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)。同時(shí)，由于對(duì)稱全橋電路原邊串聯(lián)了比較大的電感，因而電源效率會(huì)有一定損失。從而在原邊產(chǎn)生一瞬間高壓，此較高電壓將加快原邊電流迅速?gòu)?fù)位歸零。(1) 半橋不對(duì)稱PWM變換器與全橋變換器不同，在合適的控制方案下，半橋電路也可以組成不對(duì)稱ZVS變換器，但無法構(gòu)成ZVZCS電路。(4) 軟開關(guān)逆變器借用軟開關(guān)的概念，在全橋電路上適當(dāng)改進(jìn)，可以構(gòu)成軟開關(guān)全橋有源逆變器電路。變換器目前的發(fā)展大體有如下兩個(gè)主要趨勢(shì)：① 朝高功率密度、大電流發(fā)展。M51995AFP是M51995AP的擴(kuò)展，M51995AP的管腳排列見圖41，各引腳定義如下：圖41 M51995AP管腳排列圖COLLECTOR：半橋電路輸出集電極Vout：半橋電路輸出EMITTER：半橋電路輸出發(fā)射極VF：VF控制端ON/OFF：工作使能端OVP：過壓保護(hù)端DET：檢測(cè)端F/B：電壓反饋端T－ON：計(jì)時(shí)電阻ON端CF：計(jì)時(shí)電容端T－OFF：計(jì)時(shí)電阻OFF端CT：斷續(xù)方式工作檢測(cè)電容端GND：芯片地CLM－：負(fù)壓過流檢測(cè)端CLM＋：正壓過流檢測(cè)端圖42 M51995APF管腳排列圖(1) 芯片特性：M51995AFP是MITSUBISHI公司推出的專門為AC/DC變換而設(shè)計(jì)的離線式開關(guān)電源初級(jí)PWM控制芯片。(3) 特性圖及簡(jiǎn)介：這里，有選擇地介紹該器件的主要特性。而且，頻率越高，芯片電流相對(duì)越大。在小電流區(qū)，占空比基本不受反饋電流的影響，二者呈線性關(guān)系。(b) 振蕩器相關(guān)計(jì)算與分析：在斷續(xù)方式和振蕩器控制電路不工作時(shí)，有關(guān)數(shù)據(jù)核算關(guān)系為： 占空時(shí)間： （41）死區(qū)時(shí)間： （42）實(shí)際振蕩周期為二者之和。此時(shí)的振蕩波形，除啟動(dòng)時(shí)，三角波從零開始以外，穩(wěn)態(tài)時(shí)與圖45類似。電源輸出越低，反饋電壓VF/B越高（IF/B?。珻點(diǎn)波形脈沖越寬，該信號(hào)經(jīng)過反向后，送芯片輸出開關(guān)管基極。④ 電流限制電路如果A點(diǎn)波形和三角波的上升沿相交之前電流限制端CLM＋或CLM－的電壓超過閾值（＋200mV/－200mV），過流信號(hào)將使輸出截止并且這個(gè)截止?fàn)顟B(tài)持續(xù)到下一個(gè)周期。圖410給出的是非斷續(xù)時(shí)的時(shí)序圖。這樣功率電路中包括次級(jí)整流二極管在內(nèi)的元器件可被有效保護(hù)，以防過流引起的過熱。由于Q4基極接了恒流源，它具有遲滯特性，所以，即使外電路信號(hào)變化緩慢，也不會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)作。當(dāng)OVP端高于750mV的閾值電壓時(shí)芯片進(jìn)入過壓保護(hù)狀態(tài)（OVP），芯片被停止。 它是一個(gè)正激式隔離開關(guān)電源電路。第三繞組為芯片提供啟動(dòng)電路電源。恒流源I2在OVP不操作時(shí)，大約為150μA，操作時(shí)減少到2μA。ON/OFF端為低電平時(shí)芯片才工作。DET端和F/B端之間的電路與并聯(lián)型可調(diào)電壓基準(zhǔn)芯片431非常相似。圖49 斷續(xù)方式和振蕩控制電路時(shí)序圖410 非斷續(xù)方式下電路各點(diǎn)信號(hào)時(shí)序⑥ 斷續(xù)方式工作電路在斷續(xù)方式和振蕩控制電路輸出為高電平或VF端電壓（間接反映Vout）下降到低于約3V的臨界值時(shí)，斷續(xù)方式電路開始工作。實(shí)際應(yīng)用電路為了消除寄生電容引起的噪聲電壓的影響，需要使用RC組成的低通濾波器。③ 輸出電路芯片輸出電路應(yīng)該有優(yōu)良的灌電流和拉電流能力，以便驅(qū)動(dòng)MOSFET。 當(dāng)然，這個(gè)VF端反饋電壓也可以通過隔離變壓器的相關(guān)繞組分壓后獲得。圖45 振蕩器波形圖芯片輸出脈寬為三角波的上升時(shí)間，而輸出關(guān)斷時(shí)間（死區(qū)時(shí)間）則為三角波的下降時(shí)間。利用這個(gè)特性，可以有效地實(shí)現(xiàn)反饋調(diào)節(jié)過程。④ 占空比/溫度特性占空比隨溫度變化不大，略成負(fù)溫度特性。低溫區(qū)（25℃以下），主要受最大功耗限制，高溫區(qū)（85℃以上）受最高允許溫度限制。它不僅具有高頻振蕩和快速輸出能力，而且具有快速響應(yīng)的電流限制功能。② 朝低壓發(fā)展，以滿足低損耗系統(tǒng)的需要。典型的如變頻器、電機(jī)保護(hù)器。(2) 有源與無源軟開關(guān)一般的軟開關(guān)，分為有源和無源兩種。此時(shí)副邊又被鉗制在近似短路的低電壓，原邊電壓也迅速降低。該電路的工作過程要點(diǎn)分析如下：(a) 先看對(duì)角導(dǎo)通，如SS4開通時(shí)，原邊能量正常向副邊傳輸，CCc充電。如果把、去掉，在SS4兩端并聯(lián)兩個(gè)諧振電容，就構(gòu)成了移相全橋零電壓變換器。我們可以通過調(diào)整對(duì)角開關(guān)管的重合角度，來達(dá)到調(diào)節(jié)電壓的目的。由于電源鉗位作用，VD無法恢復(fù)續(xù)流。LRCSR0CCLMS2UosCRS1圖323 有源鉗位ZVSPWM正激變換器 (2) PFM變換器 PFM是指通過調(diào)節(jié)脈沖頻率（開關(guān)管的工作頻率）來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓輸出的。在較寬的輸入電壓和負(fù)載電流范圍內(nèi)，可以滿足ZVS條件二極管零電流關(guān)斷。② 零電壓開關(guān)PWM變換器圖322 Boost型ZVSPWM變換器上面是Boost型零電壓諧振變換器。（e）恢復(fù)階段（S1關(guān)斷、S2導(dǎo)通）：此后，在作用下，衰減到0。① 零電流開關(guān)PWM變換器