工程师必知：教你熟透开关电源设计的各种元器件
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设计开关电源并不是如想象中那么简单，特别是对刚接触开关电源研发的童鞋来说，他的外围电路就很负责，其中使用的元器件种类繁多，性能各异。要想设计出性能高的开关电源就必须弄懂弄通开关电源中各元器件的类型及主要功能。本文将总结出这部分知识。 开关电源外围电路中使用的元器件种类繁多，性能各异，大致可分为通用元器件、特种元器件两大类。开关电源中通用元器件的类型及主要功能如下： 一、 电阻器： 1. 取样电阻—构成输出电压的取样电路，将取样电压送至反馈电路。 2. 均压电阻—在开关电源的对称直流输入电路中起到均压作用，亦称平衡电阻。 3. 分压电阻—构成电阻分压器。 4. 泄放电阻—断电时可将电磁干扰(EMI)滤波器中电容器存储的电荷泄放掉。 5. 限流电阻—起限流保护作用，如用作稳压管、光耦合器及输入滤波电容的限流电阻。 6. 电流检测电阻—与过电流保护电路配套使用，用于限制开关电源的输出电流极限。 7. 分流电阻—给电流提供旁路。 8. 负载电阻—开关电源的负载电阻(含等效负载电阻)。 9. 最小负载电阻—为维持开关电源正常工作所需要的最小负载电阻，可避免因负载开路而导致输出电压过高。 10. 假负载—在测试开关电源性能指标时临时接的负载(如电阻丝、水泥电阻)。 11. 滤波电阻—用作LC型滤波器、RC型滤波器、π型滤波器中的滤波电阻。 12. 偏置电阻—给开关电源的控制端提供偏压，或用来稳定晶体管的工作点。 13. 保护电阻—常用于RC型吸收回路或VD、R、C型钳位保护电路中。 14. 频率补偿电阻—例如构成误差放大器的RC型频率补偿网络。 15. 阻尼电阻—防止电路中出现谐振。 二、 电容器： 1. 滤波电容—构成输入滤波器、输出滤波器等。 2. 耦合电容—亦称隔直电容，其作用时隔断直流信号，只让交流信号通过。 3. 退藕电容—例如电源退藕电容，可防止产生自激振荡。 4. 软启动电容—构成软启动电路，在软启动过程中使输出电压和输出电流缓慢地建立起来。 5. 补偿电容—构成RC型频率补偿网络。 6. 加速电容—用于提高晶体管的开关速度。 7. 振荡电容—可构成RC型、LC型振荡器。 8. 微分电容—构成微分电路，获得尖脉冲。 9. 自举电容—用于提升输入级的电源电压，亦可构成电压前馈电路。 10. 延时电容—与电阻构成RC型延时电路。 11. 储能电容—例如极性反转式DC/DC变换器中的泵电容。 12. 移相电容—构成移相电路。 13. 倍压电容—与二极管构成倍压整流电路。 14. 消噪电容—用于滤除电路中的噪声干扰。 15. 中和电容—消除放大器的自激振荡。 16. 抑制干扰的电容器—在EMI滤波器中，可分别滤除串模和共模干扰。 17. 安全电容—含X电容和Y电容。 18. X电容—能滤除由一次绕组、二次绕组耦合电容器产生的共模干扰，可为从一次侧耦合到二次侧的干扰电流提供回流路径，防止该电流通过二次侧耦合到大地。 19. Y电容—能滤除电网之间串模干扰，常用于EMI滤波器中。 三、 电感器： 1. 滤波电感—构成LC型滤波器。 2. 储能电感—常用于降压式或升压式DC/DC变换器电路中。 3. 振荡电感—构成LC型振荡器。 4. 共模电感—亦称共模扼流圈，常用于EMI滤波器中，对共模干扰起到抑制作用。 5. 串模电感—亦称串模扼流圈，它采用单绕组结构，一般串联在开关电源的输入电路中。 6. 频率补偿电感—构成LC型、LCR型频率补偿网络。 四、 变压器： 1. 工频变压器—对交流电源进行变压与隔离，再经过整流滤波后给DC/DC变换器(即开关稳压器)供电。 2. 高频变压器—对高频电源进行储能、变压和隔离，适用于无工频变压器的开关电源中。 五、 二极管： 1. 整流二极管—低频整流、高频整流。 2. 续流二极管—常用于降压式DC/DC变换器中;若在继电器、电机等的绕组两端并联续流二极管，即可为反电动势提供泄放回路，避免损坏驱动管。 3. 钳位二极管—构成VD、R、C型钳位电路，吸收尖峰电压，对MOSFET功率场效应管起保护作用。 4. 阻塞二极管—钳位保护电路中的二极管，亦称为阻尼二极管。 5. 保护二极管—用于半波整流电路中，在负半周时给交流电提供回路。 6. 隔离二极管—可实现信号隔离。 7. 抗饱和二极管—将二极管串联在功率开关管的基极上，可降低功率开关管的饱和深度，提高关断速度。 六、 整流桥—将交流电压变为脉动直流电压，送至滤波器。整流桥可由四只整流二极管构成，亦可采用成品整流桥。 七、 稳压管—构成简易稳压电路;接在开关电源的输出端，用来稳定空载时的输出电压;由稳压管、快恢复二极管和阻容元件构成一次侧钳位保护电路;构成过电压保护电路。 八、 晶体管—用作PWM调制器的功率开关管;构成恒压/恒流输出式开关电源的电压控制和电流控制环路;构成截刘输出型开关电源的截流控制环;构成开关稳压器的通/断控制、欠电压、过电压保护、过电流保护等电路。 九、 场效应晶体管—MOSFET用作PWM调制器或开关稳压控制器的功率开关管。 十、 运算放大器—构成外部误差放大器、电压控制环和电流控制环等。 |
