太实用了 | 开关电源中各元器件的命名与用途!

电源研发精英圈2020-10-03 07:58:25



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引言

 

开关电源的设计对于电源工程师来说是再熟悉不过的了,但设计开关电源并不如想象的那么简单,尤其对刚入行的新手 来讲。其外围电路非常复杂,使用的元器件种类也比较繁多,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。开关电源的外围电路中使用的元器件大致可分为通用元器件、特种元器件两大类。

电阻器的名称及作用

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;如下图的电阻R3、R4。

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;

如下图中的电阻R1、R2。

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;

如下图中的电阻R1.

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;

如下图的电阻R5。

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);

如下图中的R6,(有的工程师称为假负载或死负载)


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,因为电源IC都有个最小占空比,所以在电源次级输出端必须接一个负载电阻。

10:假负载

有的也把负载电阻(上面图中的R6)称为假负载。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);

如下图所示

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;

如下图中的R38。

15:阻尼电阻

防止电路中出现谐振。

电容器在开关电源中的名称及作用


1:滤波电容

构成输入滤波器、输出滤波器等;

如下图中的C5、C6。

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;

如下图的C3。

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;

如下图的C19。

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;

如下图中的电容器。

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;

如下图中的X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;

如上图中的CX1和CX2电容。

19:Y电容

能滤除电网之间串模干扰,常用于EMI滤波器中。

如上图中的CY1和CY2电容。

电感器在开关电源中的名称及作用


1:滤波电感

构成LC型滤波器;

如下图的L。

2:储能电感

常用于降压式或升压式DC/DC变换器电路中;

如下图中的L。

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;

如下图中的L1。

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;

如下图中的L2。

变压器在开关电源中的名称及作用


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;

如下图中的T1。

二极管在开关电源中的名称及作用

1:整流二极管

低频整流、高频整流;

如下图中的VD2。

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;

如下图中的VD3。

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;

如下图中的D6。

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。

8:快恢复二极管(FRD)

快恢复二极管的反向恢复时间trr一般为几百纳秒,正向压降为0.6-0.7V,正向电流为几安培至几千安培,反向峰值电压可达几百伏至几千伏,可用作开关电源中的输出整流管、一次钳位保护电路中的阻塞二极管。

如下图中的D8。

9:超快恢复二极管(SRD)

超快恢复二极管则是在快速恢复二极管基础上发展而成的,其反向恢复电荷进一步减小,trr值可低至几十纳秒,可用作输出整流管、阻塞二极管,反馈电路中的整流管。

10:肖特基二极管(SBD)

全称为肖特基势垒二极管,它属于低压、低功耗、大电流、超高速半导体功率器件,其反向恢复时间可小到几纳秒,正向导通压降仅为0.4v左右,整流电流可达几十安培到几百安培。特别适合做低压输出电路中的整流管、续流二极管。

11:瞬变电压抑制(TVS)

亦称瞬态电压抑制器,其响应速度极快、钳位电压稳定,是一种新型过压保护器件,可用来保护开关电源集成电路、MOS功率器件以及其他对电压敏感的半导体器件。

12:双向触发二极管(DIAC)

亦称二端交流器件,常与晶闸管配套使用,构成过压保护电路。

如下图中的D2。

其他器件

1:整流桥(BR)

将交流电压变成脉动直流电压,送至滤波器。整流桥可由4只整流二极管构成,亦可采用成品镇流桥。

如下图中的BR。

2:稳压管

构成简易稳压电路

接在开关电源的输出端,用于稳点空载时的输出电压

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压保护电路

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环和电流控制环

构成截流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、欠电压保护、过电压保护、过电流保护等电路

3: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

如下图中的M1。

4:绝缘栅双极型晶体管(IGBT)

用作PWM调制器的功率开关管

5: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

6:晶闸管

单向晶闸管(SCR)

与双向触发二极管配套使用,构成过压保护电路

双向晶闸管(TRIAC)

可构成交流侧的过压保护电路

7:特种电阻

熔断电阻器(FR)

熔断电阻器亦称保险电阻或可熔断电阻器,它兼有熔断器和电阻器的功能,熔断电流从几十毫安到几安培,熔断时间为几秒到几十秒。

自恢复熔丝管(RF)

亦称自恢复保险丝,能自行恢复,反复使用,不需要维修。

软启动电阻

它属于负温度系数热敏电阻(NTCR),其特点是标称阻值极低(仅为1-47欧)、额定功率高(10-500w)、工作电流大(1-10A),适合做开关电源的启动保护器件。

压敏电阻器(VSR)

工作电压范围宽(6-3000v,分若干挡),对过电压脉冲响应速度快(几纳秒少至几十纳秒),耐冲击电流能力很强(可达100A-20KA),漏电流小(低于几微安至几十微安),电阻温度系数低(小于0.05%/C),价格低廉。可构成电压保护电路、防雷击保护电路、消除火花电路、浪涌电压吸收回路等。

数字电位器(DCP)

与可调式开关稳压器配套使用,构成可编程开关稳压器。

8:光电耦合器

线性光耦合器的电流传输比(CTR)与直流输入电流(IF)的特性曲线具有良好的线性度。在传输小信号时,能使输入输出呈线性关系,适合构成精密开关电源中的光耦反馈电路,并实现二次侧与一次侧的隔离。

如下图中的U3。

9:滤波器

亦称EMI滤波器,它属于双向射频滤波器,一方面能滤除从交流电源线引入的外部电磁干扰,另一方面还可避免开关电源向外部发出噪声干扰,能显著提高开关电源的抗干扰能力,并使之符合电磁兼容(EMC)标准。

10:可调式精密并联稳压器(TL431)

可广泛用于单片精密开关电源中,还可构成电压比较器、电源电压监视器、延时电路、精密恒流源等。

如下图中的U4。

11:磁珠

管状、片状磁珠 以及磁珠阵列

能抑制开关噪声和尖峰干扰。

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