開關(guān)電源中的特殊元件及其用途詳解
開關(guān)電源中的特殊元件及其用途如下?:
?二極管?:
?整流作用?:在開關(guān)電源中,二極管最常見的用途是整流。它可以將交流電轉(zhuǎn)換為直流電,例如在橋式整流電路中,二極管組成的整流橋能夠?qū)⒔涣鬏斎?a href="/tags/電壓" target="_blank">電壓轉(zhuǎn)換為直流輸出?。
?續(xù)流作用?:在開關(guān)電源的電感電流斷續(xù)模式下,二極管用于提供電感電流的續(xù)流路徑,確保電感中的電流連續(xù)性,從而維持輸出電壓的穩(wěn)定?。
?保護(hù)作用?:二極管還可以防止輸出電壓反向,保護(hù)負(fù)載免受反向電壓的損害?。
?電容?:
?濾波作用?:電容在開關(guān)電源中用于濾波,平滑直流電壓,減少電壓的紋波。例如,在整流電路之后連接大容量的電解電容,可以顯著降低紋波系數(shù)?。
?耦合作用?:在某些開關(guān)電源的反饋電路中,電容用于信號耦合,只允許交流信號通過,從而實(shí)現(xiàn)對交流信號的提取和傳輸?。
?能量存儲(chǔ)作用?:在某些開關(guān)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中,電容參與能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換。例如在升壓型開關(guān)電源中,輸出電容在開關(guān)管導(dǎo)通期間存儲(chǔ)能量,并在開關(guān)管關(guān)斷時(shí)釋放能量,實(shí)現(xiàn)電壓的升壓功能?。
?電感?:
?儲(chǔ)能作用?:電感是開關(guān)電源中的重要儲(chǔ)能元件。在開關(guān)管導(dǎo)通期間,電感儲(chǔ)存能量,并在開關(guān)管關(guān)斷時(shí)釋放能量,維持輸出電壓的穩(wěn)定?1。
?變壓器?:
?電壓變換和隔離?:開關(guān)電源變壓器不僅具有普通變壓器的電壓變換功能,還兼具絕緣隔離與功率傳送功能。它通過高頻振蕩將輸入直流電壓調(diào)制成高頻脈沖電壓,實(shí)現(xiàn)能量的傳遞和轉(zhuǎn)換?。
?能量傳遞和轉(zhuǎn)換?:在反激式電路中,變壓器在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)儲(chǔ)存電能,在開關(guān)管截止時(shí)釋放能量;在正激式電路中,輸入電壓直接供給負(fù)載并儲(chǔ)存在儲(chǔ)能電感中,再由儲(chǔ)能電感向負(fù)載傳遞能量?。
輸入濾波電路
保險(xiǎn)絲:當(dāng)電路發(fā)生過載或短路等故障,導(dǎo)致電流過大時(shí),保險(xiǎn)絲會(huì)自動(dòng)熔斷,切斷電路,以保護(hù)其他元件不被損壞,防止發(fā)生安全事故。
壓敏電阻:主要用于抑制電源中的浪涌電壓。當(dāng)電源輸入電壓出現(xiàn)瞬間的高電壓脈沖時(shí),壓敏電阻的阻值會(huì)迅速減小,吸收大量的浪涌能量,將電壓鉗位在一個(gè)安全值,保護(hù)后續(xù)電路元件不受過電壓的沖擊。
電感和電容:電感主要用于阻止高頻干擾信號進(jìn)入電路,電容則用于濾除電源中的高頻雜波和低頻紋波,它們共同組成 LC 濾波電路,使輸入的電源更加純凈、穩(wěn)定,減少對開關(guān)電源電路的干擾。
整流電路
整流二極管:利用二極管的單向?qū)щ娦?,將輸入的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。常見的整流電路有半波整流、全波整流和橋式整流等,整流二極管在其中起到關(guān)鍵作用,確保電流只能按照一個(gè)方向流動(dòng),為后續(xù)電路提供直流電源。
開關(guān)管
功率 MOSFET 或 IGBT:是開關(guān)電源的核心元件之一,主要用于控制電路的通斷。在控制信號的作用下,開關(guān)管快速地導(dǎo)通和截止,將直流電壓轉(zhuǎn)換為高頻脈沖電壓。通過控制開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間的比例,即占空比,來調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。
變壓器
開關(guān)電源變壓器:在開關(guān)電源中起隔離和變壓的作用。一方面,它將輸入側(cè)的高電壓變換為適合負(fù)載需求的低電壓;另一方面,實(shí)現(xiàn)了輸入側(cè)和輸出側(cè)的電氣隔離,提高了電路的安全性。同時(shí),它還可以通過磁芯儲(chǔ)存和釋放能量,在開關(guān)管導(dǎo)通和截止期間,完成能量的傳遞和轉(zhuǎn)換。
輸出整流濾波電路
輸出整流二極管:將變壓器輸出的高頻交流脈沖信號轉(zhuǎn)換為直流信號,為負(fù)載提供單向的直流電流。
濾波電容和電感:濾波電容用于平滑輸出的直流電壓,減小電壓紋波,使輸出電壓更加穩(wěn)定。電感與電容配合組成 LC 濾波電路,進(jìn)一步濾除輸出電壓中的高頻雜波,提高輸出電源的質(zhì)量,為負(fù)載提供穩(wěn)定、純凈的直流電源。
反饋電路
光耦:通常用于隔離反饋信號,將輸出端的電壓或電流信號反饋到輸入端的控制電路。它可以在不影響輸入輸出電氣隔離的情況下,實(shí)現(xiàn)信號的傳輸和反饋,使控制電路能夠根據(jù)輸出信號的變化及時(shí)調(diào)整開關(guān)管的工作狀態(tài),從而穩(wěn)定輸出電壓。
取樣電阻:用于對輸出電壓進(jìn)行取樣,將輸出電壓的一部分轉(zhuǎn)換為反饋信號,提供給控制電路進(jìn)行比較和調(diào)節(jié)。通過合理設(shè)置取樣電阻的阻值,可以精確地控制反饋信號的大小,確保開關(guān)電源的輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定值。
壓敏電阻器(VSR)
其工作電壓范圍寬廣,從6V到3000V不等,且分為多個(gè)檔次。這種電阻器對過電壓脈沖的響應(yīng)速度極快,可達(dá)幾納秒至幾十納秒,同時(shí)具有出色的耐沖擊電流能力,最大可達(dá)100A~20Ka。此外,其漏電流極小,電阻溫度系數(shù)也較低,而且價(jià)格親民。壓敏電阻器常被用于構(gòu)成開關(guān)電源適配器的過電壓保護(hù)電路、防雷擊保護(hù)電路、消除火花電路以及浪涌電壓吸收回路等。
數(shù)字電位器(DCP)
它與可調(diào)式開關(guān)穩(wěn)壓器相結(jié)合,能夠構(gòu)成可編程開關(guān)穩(wěn)壓器。
接下來是晶閘管:
單向晶閘管(SCR)——通常與雙向觸發(fā)二極管一同使用,共同構(gòu)成開關(guān)電源適配器的電壓保護(hù)電路。
雙向晶閘管(TRIAC)——它可用于構(gòu)建開關(guān)電源交流輸入側(cè)的過電壓保護(hù)電路。
此外,還有光耦合器、濾波器、可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器以及磁珠等元件,它們在開關(guān)電源中也發(fā)揮著各自的重要作用。例如,光耦合器能實(shí)現(xiàn)精密開關(guān)電源中的光藕反饋電路,并實(shí)現(xiàn)二次側(cè)與一次側(cè)的隔離;而濾波器則能有效濾除外部電磁干擾,并提高開關(guān)電源的抗干擾能力??烧{(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器如TL431,則廣泛應(yīng)用于精密開關(guān)電源適配器、充電器中,還能構(gòu)成其他多種電路。磁珠則能有效抑制開關(guān)噪聲和尖峰干擾,確保開關(guān)電源的穩(wěn)定運(yùn)行。