【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 5 應(yīng)特性。 開關(guān)電源的特點(diǎn) ：開關(guān)電源的功率開關(guān)調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，所以調(diào)整管的功耗小，效率高，一般在 80%～ 90%，高的可達(dá) 90%以上。 ：由于開關(guān)電源省掉了笨重的電源變壓器，節(jié)省了大量的漆包線和硅鋼片，電源的重量只有同容量線性電源的 1/5，體積也大大縮小。 ：開關(guān)電源的交流輸入電壓在 90～ 270V 范圍變化時(shí)，輸出電壓的變化在177。 2%以下。合理設(shè)計(jì)電路，還可使穩(wěn)壓范圍更寬，并保證開關(guān) 電源的高效率。 ：在開關(guān)電源中，由于可以方便的設(shè)置各種形式的保護(hù)電路，所以當(dāng)電源負(fù)載出現(xiàn)故障時(shí)，能自動(dòng)切斷電源，保護(hù)功能可靠。 ：由于功率開關(guān)管工作在開關(guān)狀態(tài)，損耗小，不需要采用大面積散熱器，電源溫升低，周圍元件不致因長(zhǎng)期工作在高溫環(huán)境而損壞，所以采用開關(guān)電源可以提高整機(jī)的可靠性和穩(wěn)定性。 開關(guān)電源的分類 開關(guān)電源的分類方法有很多，下面介紹幾種常見的分類方法。 ，開關(guān)電源可分為脈沖寬度調(diào)制 (PWM)式、 脈沖頻率調(diào)制 (PFM)式和脈沖調(diào)頻調(diào)寬式三種。 ,可分為自激式開關(guān)電源，自激式開關(guān)電源利用電源電路中的開關(guān)晶體管和高頻脈沖變壓器構(gòu)成正反饋環(huán)路，來(lái)完成自激振蕩，使開關(guān)電源輸出直流電壓。在顯示設(shè)備的 PWM 式開關(guān)電源中，自激振蕩頻率同步于行頻脈沖，即使在行掃描電路發(fā)生故障時(shí)，電源電路仍能維持自激振蕩而有直流輸出電壓。 安徽財(cái)貿(mào)職業(yè)學(xué)院電子信息系新能源應(yīng)用專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 ，可分為直接輸出取樣開關(guān)電源，間接輸出取樣開關(guān)電源。 開關(guān)器件的分析 電力二極管 電力二極管可分為普通二極管 , 快恢復(fù)二極管 ,肖特基二極管三種。 普通二極管又稱為整流二 極管，多用于開關(guān)頻率不高的整流電路中。其反向恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，一般在 5s 以上，這在開關(guān)頻率不高時(shí)并不重要。其正向電流定額值和反向電壓定額值可以達(dá)到很高，分別可達(dá)數(shù)千安和數(shù)千伏以上。 快恢復(fù)二極管是恢復(fù)過程很短，特別是反向恢復(fù)過程很短的二極管，簡(jiǎn)稱為快速二極管?？焖俣O管在工藝上多采用了摻金措施，有的采用 PNP 結(jié)型結(jié)構(gòu)，有的采用改進(jìn)的 PIN 結(jié)構(gòu)。采用外延型 PIN 結(jié)構(gòu)的快恢復(fù)外延二極管 (Fast Recovery Epitaxial Diodes， FRED)，其反向恢復(fù)時(shí)間更短 (可低于 50 ns)，正向壓降也很低 ( V 左右 )，但其反向耐壓多在 400V 以下。 快速二極管從性能上可分為快速恢復(fù)和超快速恢復(fù)兩個(gè)等級(jí)，前者反向恢復(fù)時(shí)間為數(shù)百納秒或更長(zhǎng)，后者則在 100ns以下，有的甚至達(dá)到 20~30ns。 以金屬和半導(dǎo)體接觸形成的勢(shì)壘為基礎(chǔ)的二極管稱為肖特基勢(shì)壘二極管，簡(jiǎn)稱為肖特基二極管。肖特基二極管的優(yōu)點(diǎn)很多，主要是：反向恢復(fù)時(shí)間很短 (10～40ns)，正向恢復(fù)過程中不會(huì)有明顯的電壓過沖；在反向耐壓較低的情況下其正向壓降也很小，明顯低于快恢復(fù)二極管；其開關(guān)損耗和正向?qū)〒p耗都比快速二極管還要小，效率高。肖特基二極管的 不足之處是：當(dāng)反向耐壓提高時(shí)，其正向壓降也會(huì)高得不能滿足要求，因此多用于 200V 以下；反向漏電流較大且對(duì)溫度敏感，因此反向穩(wěn)態(tài)損耗不能忽略，而且必須更嚴(yán)格地限制其工作溫度。 電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管 MOSFET 電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管主要指絕緣柵型中的 MOS 型，簡(jiǎn)稱電力 MOSFET。其特點(diǎn)安徽財(cái)貿(mào)職業(yè)學(xué)院電子信息系新能源應(yīng)用專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 是：用柵極電壓來(lái)控制漏極電流，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，需要的驅(qū)動(dòng)功率小，開關(guān)速度快，工作頻率高，熱穩(wěn)定性好，電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過10kW 的電源電子裝置。 電力 MOSFET 的種類按導(dǎo)電溝道可分為 P溝道和 N 溝道，如圖 23所示。其中 G 為柵極， S 為源極， D為漏極。 電力 MOSFET 的工作原理是：在截止?fàn)顟B(tài)，漏源極間加正電源，柵源極間電壓為零。 P 基區(qū)與 N 漂移區(qū)之間形成的 PN結(jié)反偏，漏源極之間無(wú)電流流過；在導(dǎo)電狀態(tài)，在柵源極間加正電壓 UGS，柵極是絕緣的，所以不會(huì)有柵極電流流過，但柵極的正電壓會(huì)將其下面 P 區(qū)中的空穴推開，而將 P 區(qū)中的電子吸引到柵極下面的 P區(qū)表面。 圖 2 3電力 MOSFET的結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào) 安徽財(cái)貿(mào)職業(yè)學(xué)院電子信息系新能源應(yīng)用專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 第 3 章 主要電路模塊分析 交流濾波電路 圖 31為交流濾波 電路的示意圖。交流濾波電路由熔斷絲 FU熱敏電阻 RT、壓敏電阻 u和保護(hù)電容、電感組成。熔斷絲 FU1在電路中起短路保護(hù)。熱敏電阻RT是負(fù)溫度系數(shù)，當(dāng)溫度升高時(shí)電阻減小，電流增大。壓敏電阻 u（脈沖電壓峰值）在電路起瞬間瞬間過電壓保護(hù)作用，及是防雷擊。電容 C C4 是濾除交流電中的高頻諧波。電容 C C3 是消除差模濾波，電感 L1 是消除共模濾波。 圖 3 1交流濾波電路 整流橋電路 如圖 32所示為半橋式整流電路。 安徽財(cái)貿(mào)職業(yè)學(xué)院電子信息系新能源應(yīng)用專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 圖 3 2 半橋整流電路 此半 橋式整流電路具有單向不可控電路。半橋式整流電路的作用就是將交流電轉(zhuǎn)換成直流電。橋式整流電路的輸出計(jì)算方法是 VDC=A*Ui(有效值 )， A 為負(fù)載系數(shù) ()。半橋式整流電路常會(huì)出現(xiàn)的問題是直流磁偏，產(chǎn)生直流磁通的原因在下面的電路進(jìn)行闡述。 半橋開關(guān)電路 圖 33為半橋開關(guān)電路。相關(guān)知識(shí)的介紹：在此相關(guān)開關(guān)電源中存在ACDCACDC的轉(zhuǎn)換，其中 DCAC 的轉(zhuǎn)換是高頻轉(zhuǎn)換。在轉(zhuǎn)換中會(huì)出現(xiàn)直流磁通飽和，這是由于電感的作用，電感在電路中相當(dāng)于短路，電感的計(jì)算方法是 W=2Π LI2，又 UL=L(dl/dt)，當(dāng) UL=0 達(dá)到磁通飽和。 安徽財(cái)貿(mào)職業(yè)學(xué)院電子信息系新能源應(yīng)用專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 圖 33 半橋開關(guān)電路 原理圖分析：當(dāng)前驅(qū)電路經(jīng)過濾波后在經(jīng)過橋式整流，然后電流入半橋開關(guān)電路，當(dāng) V1 導(dǎo)通時(shí)， T1（ V1的導(dǎo)通時(shí)間）的一次磁通增大，增大的磁通為 A1。 當(dāng)V2導(dǎo)通時(shí)， T2（ V1 的導(dǎo)通時(shí)間）的一次磁通減小，減小的磁通為 A2。整個(gè)電路中的磁通為 N（ A1 A2），當(dāng) A2=0 時(shí)此時(shí)達(dá)到直流磁通。如果沒有達(dá)到直流磁通可能由于 C5和 C6的兩端電壓有波動(dòng)以及 V1 和 V2 的導(dǎo)通不對(duì)稱。此電路中 VD7 和 VD8 分別提供維持 V1 和 V2 三極管的發(fā)射極電流 Ib。此電路 中 C10 對(duì) V1瞬間從飽和轉(zhuǎn)換到截