開關(guān)電源中通用元器件的類型及主要功能


原標(biāo)題:開關(guān)電源中通用元器件的類型及主要功能
在開關(guān)電源的設(shè)計和應(yīng)用中,涉及到多種元器件,這些元器件各自承擔(dān)著不同的功能和作用。以下是對開關(guān)電源中常用元器件類型及其主要功能的詳細(xì)歸納:
一、電阻
取樣電阻:構(gòu)成輸出電壓的取樣電路,將取樣電壓送至反饋電路,以穩(wěn)定電壓輸出。
均壓電阻:在開關(guān)電源的對稱直流輸入電路中起到均壓作用,也稱為平衡電阻。
分壓電阻:構(gòu)成電阻分壓器,用于分壓電路。
泄放電阻:斷電時可將電磁干擾(EMI)濾波器中電容器存儲的電荷泄放掉,防止電荷積累導(dǎo)致的電擊或設(shè)備損壞。
限流電阻:起限流保護(hù)作用,如用作穩(wěn)壓管、光耦合器及輸入濾波電容的限流電阻。
電流檢測電阻:與過電流保護(hù)電路配套使用,用于限制開關(guān)電源的輸出電流極限,防止過流損壞。
分流電阻:給電流提供旁路,以分擔(dān)部分電流,保護(hù)其他元件。
負(fù)載電阻:開關(guān)電源的負(fù)載電阻,包括等效負(fù)載電阻。
最小負(fù)載電阻:為維持開關(guān)電源正常工作所需要的最小負(fù)載電阻,可避免因負(fù)載開路而導(dǎo)致輸出電壓過高。
假負(fù)載:在測試開關(guān)電源性能指標(biāo)時臨時接的負(fù)載,如電阻絲、水泥電阻等。
濾波電阻:用作LC型濾波器、RC型濾波器、π型濾波器中的濾波電阻,濾除噪聲和干擾。
偏置電阻:給開關(guān)電源的控制端提供偏壓,或用來穩(wěn)定晶體管的工作點。
保護(hù)電阻:常用于RC型吸收回路或VD、R、C型鉗位保護(hù)電路中,防止元件過壓或過流損壞。
頻率補(bǔ)償電阻:如構(gòu)成誤差放大器的RC型頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò),用于改善電路的頻率響應(yīng)特性。
阻尼電阻:防止電路中出現(xiàn)諧振,保持電路穩(wěn)定。
壓敏電阻:根據(jù)電壓范圍分為不同檔位,對過電壓脈沖響應(yīng)速度快,耐沖擊電流能力強(qiáng),可用于構(gòu)成過電壓保護(hù)電路、防雷擊保護(hù)電路等。
二、電容
濾波電容:構(gòu)成輸入濾波器、輸出濾波器等,濾除電源中的高頻噪聲和紋波。
耦合電容:亦稱隔直電容,隔斷直流信號,只讓交流信號通過。
退耦電容:防止電源產(chǎn)生自激振蕩,確保電源穩(wěn)定。
軟啟動電容:構(gòu)成軟啟動電路,使輸出電壓和輸出電流在啟動時緩慢建立,避免沖擊。
補(bǔ)償電容:構(gòu)成RC型、CL型振蕩器,用于電路的頻率補(bǔ)償。
加速電容:用于提高晶體管的開關(guān)速度,優(yōu)化電路性能。
振蕩電容:可構(gòu)成RC型、LC型振蕩器,為電路提供振蕩源。
自舉電容:用于提升輸入級的電源電壓,或構(gòu)成電壓前饋電路。
延時電容:與電阻構(gòu)成RC型延時電路,實現(xiàn)電路的延時功能。
儲能電容:如極性反轉(zhuǎn)式DC-DC變換器中的泵電容,儲存和釋放能量。
倍壓電容:與二極管構(gòu)成倍壓整流電路,提高輸出電壓。
消噪電容:用于濾除電路中的噪聲干擾,提高信號質(zhì)量。
中和電容:消除放大器的自激振蕩,確保放大器穩(wěn)定工作。
抑制干擾的電容器:在EMI濾波器中濾除串模和共模干擾,保護(hù)電路免受外界干擾。
安全電容:包括X電容和Y電容,分別用于濾除共模干擾和串模干擾。
三、電感
濾波電感:構(gòu)成LC型濾波器,濾除電源中的高頻噪聲和紋波。
儲能電感:常用于降壓式或升壓式DC-DC變換器電路中,儲存和釋放能量以實現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換。
振蕩電感:構(gòu)成LC型振蕩器,為電路提供振蕩源。
共模電感:亦稱共模扼流圈,常用于EMI濾波器中,對共模干擾起到抑制作用。
串模電感:亦稱串模扼流圈,采用單繞組結(jié)構(gòu),一般串聯(lián)在開關(guān)電源的輸入電路中,濾除串模干擾。
頻率補(bǔ)償電感:構(gòu)成LC型、LCR型頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò),用于改善電路的頻率響應(yīng)特性。
四、變壓器
工頻變壓器:對交流電源進(jìn)行變壓與隔離,將高壓交流電轉(zhuǎn)換為低壓交流電,同時實現(xiàn)電氣隔離,保護(hù)用戶和設(shè)備安全。在開關(guān)電源中,雖然直接使用高頻變壓器進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換更為常見,但工頻變壓器在某些應(yīng)用場合(如輸入電壓變換)中仍然有其重要性。
五、二極管
整流二極管:將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。在開關(guān)電源中,通常使用快恢復(fù)二極管或肖特基二極管以提高效率。
穩(wěn)壓二極管:利用反向擊穿特性,為電路提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓。
開關(guān)二極管:作為高頻開關(guān)使用,控制電流的通斷。在開關(guān)電源中,常用的是MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)或IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)作為高頻開關(guān)元件。
續(xù)流二極管:在電感線圈等儲能元件放電時,提供續(xù)流路徑,防止元件反向擊穿。
保護(hù)二極管:如瞬態(tài)抑制二極管(TVS),用于保護(hù)電路免受瞬態(tài)過電壓的損害。
六、晶體管
三極管:作為放大器、開關(guān)等使用,但在現(xiàn)代開關(guān)電源中,由于MOSFET等新型半導(dǎo)體器件的出現(xiàn),三極管的使用逐漸減少。
MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管):作為高頻開關(guān)元件,控制開關(guān)電源的輸入和輸出。MOSFET具有開關(guān)速度快、輸入阻抗高、驅(qū)動功率小等優(yōu)點,是開關(guān)電源中的核心元件之一。
IGBT(絕緣柵雙極型晶體管):在某些大功率開關(guān)電源中,IGBT因其高耐壓、大電流的特性而被廣泛使用。
七、集成電路
PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制器:產(chǎn)生PWM信號,控制開關(guān)元件的通斷,從而調(diào)節(jié)輸出電壓和電流。PWM控制器是開關(guān)電源中的關(guān)鍵元件之一。
線性穩(wěn)壓器:在某些低壓、低功耗的應(yīng)用中,仍然需要使用線性穩(wěn)壓器來穩(wěn)定輸出電壓。
運(yùn)算放大器:在反饋電路、誤差放大器等電路中使用,用于信號放大和處理。
比較器:將輸入信號與參考電壓進(jìn)行比較,輸出高電平或低電平信號,用于控制開關(guān)元件的通斷。
八、其他元件
保險絲:在電路發(fā)生短路或過載時,保險絲會熔斷,切斷電路,保護(hù)設(shè)備和人員安全。
散熱器:用于散熱,防止開關(guān)元件因過熱而損壞。在高頻開關(guān)電源中,由于開關(guān)元件的開關(guān)頻率高,會產(chǎn)生大量的熱量,因此散熱器是必不可少的元件。
濾波網(wǎng)絡(luò):包括LC濾波網(wǎng)絡(luò)、RC濾波網(wǎng)絡(luò)等,用于濾除電路中的噪聲和干擾信號。
保護(hù)電路:如過流保護(hù)電路、過壓保護(hù)電路、欠壓保護(hù)電路等,用于保護(hù)開關(guān)電源免受各種異常情況的損害。
綜上所述,開關(guān)電源中涉及多種元器件,每種元器件都承擔(dān)著不同的功能和作用,共同構(gòu)成了一個完整的開關(guān)電源系統(tǒng)。
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