如何在设计开关电源选型元器件.pptVIP

开关电源元器件的选用 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MOSFET 　　MOSFET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。 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，驱动功率很小。 　　 MOSFET中大多数集成有阻尼二极管，而双极型功率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晶体管那样重要。　　 MOSFET的主要缺点：　　导通电阻(RDS(on))较大，而且具有正温度系数，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。 MOSFET的驱动电路 　　　 　　　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，防止驱动电压过高而使VT击穿。R的阻值一般为60~200Ω。 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。 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0.2 μs。 常见开关功率管加速电路 　　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加速电路： 晶体管的开关时间与它的损耗 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： 延迟时间td 上升时间tr 储存时间ts 下降时间tf 晶体管开关波形 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。 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 磁性材料的基本特性 磁场强度（H）与磁感应强度（B） 居里温度Tc 初始磁导率μi 剩余磁感应强度Br 矫顽力Hc 磁芯的结构与选用 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的一种磁芯，EE磁芯是一种常用磁芯。 光电耦合器 光电耦合器（Optical Coupler,OC）也叫光电 隔离器（Optical Isolation, OI），简称光 耦。 二极管 从结构上来分，有点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