大功率电源开关电子原器件（大功率开关电源用什么结构）

本文目录一览：

• 1、想详细的知道开关电源各电路中有哪些主要元器件
• 2、开关电源电子元件分别有什么作用
• 3、【大功率开关电源】大功率开关电源电路图？大功率可调开关电源设计方案
• 4、常见的大功率器件有哪些？如何分类的
• 5、什么是大功率开关电源呢？
• 6、开关电源元器件有哪些？主要的元器件是哪些呢？

想详细的知道开关电源各电路中有哪些主要元器件

ggg高频开关电源采启州用的电路不同所用元器件也不同，大致由以下几部分电路构成： 1、输入电压整流滤波电路：主要有整流二极管、滤波电容等器件； 2、PWM调制电路：主要有开租蚂关管和PWM控制器件； 3、输出电压整流滤波电路：主要有悄型蔽整流二极管、滤波电容等器件； 4、电压反馈电路：主要有隔离光耦和电压取样器件。

开关电源电子元件分别有什么作用

进线处的滤波电容和电感线圈，滤除开关电源自身和供电网络的杂波。之后是整流桥（有四个二极管的，也有集成封装的整流块的），将交流变直流。后是开关三极管或其他种类的开关管，也有开关管和开关电路的其他控制元件封装在一起的集成块的，负责将直流电按照需要，逆变成交流，以便通入变压器，交流调压。之后是开关电源专用变压器，它的二次侧线圈多是设计成主副两路输出，一路是接监测，控制开关管开关速度，达到按需取用前端直流电的目的。另一路是主供电电路，因它的输出是交流，还需要接上整流二极管及滤波电容，变成较稳定的直流后输出供给负载。开关电源，因变压器的存在，可方便的将供电网与电源输出做到电器隔离，并且因变压器的铁芯存在磁饱和的固有特性，所以天生就具有过载保护的功能，常用来作为，对直流稳定度要求较高，多电源直流供电，负载产品昂贵的场合。

【大功率开关电源】大功率开关电源电路图？大功率可调开关电源设计方案

【大功率开关电源】大功率开关电源电路图 大功率可调开关电源设计方案

一种大功率可调开关电源的设计方案

1、引言

开关电源作为线性稳压电源的一种替代物出现，其应用与实现日益成熟。而集成化技术使电子设备向小型化、智能化方向发展，新型电子设备要求开关电源有更小的体积和更低的噪声干扰，以便实现集成一体化。对中小功率开关电源来说是实现让薯单片集成化，但在大功率应用领域，因其功率损耗过大，很难做成单片集成，不高宏得不根据其拓扑结构在保证电源各项参数的同时尽量缩小系统体积。

2、典型开关电源设计

开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM，Pulse Width Modulation）控制IC（Integrated Circuit）和功率器件（功率MOSFET或IGBT）构成，且符合三个条件：开关（器件工作在开关非线性状态）、高频（器件工作在高频非接近上频的低频）和直流（电源输出是直流而不是交流）。

2.1控制IC

以MC33060为例介绍控制IC。

MC33060是由安森美（ON Semi）半导体公司生产的一种性能优良的电压驱动型脉宽调制器件，采用固定频率的单端输出，能工作在-40℃至85℃。其内部结构如图1所示[1]，主要特征如下：

1）集成了全部的脉宽调制电路；

2）内置线性锯齿波振荡器，外置元件仅一个电阻一个电容；

3）内置误差放大器；

4）内置5V参考电压，1.5%的精度；

5）可调整死区控制；

6）内置晶体管提供200mA的驱动能力；

7）欠压锁定保护；

图1 MC33060内部结构图

其工作原理简述：MC33060是一个固定频率的脉冲宽度调制电路，内置线性锯齿波振荡器，振荡频率可通过外部的一个电阻和一个电容进行调节，其振荡频率如（2-1）式：

输出脉冲的宽度是通过电容CT上的正极性锯齿波电压与另外两个控制信号进行比较来实现。功率管Q1的输出受控于或非门，即只有在锯齿波电压大于控制信号期间输出才有效。

当控制信号增大时，输出脉冲的宽度将减小，具体时序参见如下图2

图2 MC33060时序图

控制信号由集成电路外部输入，一路送至死区时间比较器，一路送往误差放大器的输入端。死区时间比较器具有120mV的输入补偿电压，它限制了最小输出死区时间约等于锯齿波周期的4%，即输出驱动的最大占空比为96%.当把死区时间控制输入端接上固定的电压（范围在0-3.3V）即能在输出脉冲上产生附加的死区时间。脉冲宽度调制比较器为误差放大器调节输出脉宽提供了一个手段：当反馈电压从0.5V变化到3.5V时，输出的脉冲宽度从被死区确定的最大导通百分比时间下降到零。两个误差放大器具有从-0.3V到（Vcc-2.0）的共模输入范围，这可从电源的输出电压和电流察觉得到。误差放大器的输出端常处于高电平，它与脉冲宽度调制器的反相输入端进行”或”运算，正是这种电路结构，放大器只需最小的输出即可支配控制回路。

2.2 DC/DC电源拓扑

DC/DC电源拓扑一般分为三类：降压、升压和升降压。此处以降压拓扑介绍，简化效果图如下图3所示。输出与输入同极性，输入电流脉动大，输出电流脉动戚滑册小，结构简单。

图3 Bulk降压斩波电路

在开关管导通时间ton，输入电源给负载和电感供电；开关管断开期间toff，电感中存储的能量通过二极管组成续流回路，保证输出的连续。负载电压满足如下关系式（2-2）：

2.3典型电路与参数设计

典型电路如下图4所示。

图4 MC33060的降压斩波电路

MC33060作为主控芯片控制开关管的导通与截止，由其内部结构功能可知，在MC33060内部有一个+5V参考电压，通常用作两路比较器的反相参考电压，设计中1脚和2脚的比较器用来作为输出电压反馈，13脚和14脚的比较器用来检测开关管的电流是否过流。电路中2脚通过一个反相电路接参考电压，降压输出反馈经一同相电路接MC33060的1脚。当电路处于工作状态时，1脚和2脚电压就会相互比较，根据两者的差值来调整输出波形脉宽，达到控制和稳定输出的目的。

电路中过流保护采用0.1欧姆额定功率为1W的功率电阻作为采样电阻，在电流过流点，采样电阻上的电压为0.1V.14脚用作采样点，因此13脚的参考电压由Vref分压设定为0.15V，相比0.1V留有一定余地。当采样电压高于设定值时，MC33060将自动保护，关闭PWM输出。保护点还和3脚的控制信号有关，根据对该脚的功能分析，选择积分反馈电路，使得降压电路在空载或满载时，Comp脚的电压始终在正常范围（0.5V-3.5V）之内。

输出PWM波形的频率由管脚5的电容和管脚6的电阻值来确定，降压电路采用25KHz的波形频率，选择CT值为1nF电容，RT为47K的普通电阻达到设计要求。

3、本系统设计

本设计采用的是DC（Direct Current）/DC转换电路中的降压型拓扑结构。输入为220VAC和0-10V可调直流电压，输出为0-180V可调，最大输出电流能达8A，系统组成框图如下图5所示。在大功率开关电源设计中，为防止在启动时的高浪涌电流冲击，常采用软启动电路，本设计不重点介绍。

图5 系统组成框图

3.1整流滤波电路

采用全桥整流电路，如下图6所示。输出电流要求最大达到8A，考虑功率损耗和一定的余量，选择10A的方桥KBPC3510和10A的保险管。整流后的电压达310V，采用两个250V/100uF电容作滤波处理。图中开关S1和电阻R1并联为”软启动”部分，此处未作详细讲解，详细软启动设计见各种开关电源软启动设计。

图6 整流电路。

3.2控制IC与输入电路

MC33060控制电路和输入调节电路分别如下图7和图8所示，选MC33060为控制IC，其外围器件选择此处不再赘述，参考典型电路设计中参数选择部分。其中比较器1作电压采样，比较器2作电流采样。输入可调电压经分压跟随后送入比较器的负向端作为参考电压控制电源输出大小。

图7 MC33060控制电路

图8 输入调节电路

3.3反相延时驱动电路

反相延时驱动电路如下图8所示。电路中驱动芯片采用了美国International Rectifier（IR）公司的IR2110.它不仅包括基本的开关单元和驱动电路，还具有与外电路结合的保护控制功能。其悬浮沟道的设计使其可以驱动工作在母线电压不高于600V的开关管，其内部具有欠压保护功能，与外电路结合，可以方便地设计出过电流，过电压保护，因此不需要额外的过压、欠压、过流等保护电路，简化了电路的设计。

图8 反相延时驱动电路

该芯片为而输出高压栅极驱动器，14脚双列直插，驱动信号延时为ns级，开关频率可从几十赫兹到几百千赫兹。IR2110具有二路输入信号和二路输出信号，其中二路输出信号中的一路具有电平转换功能，可直接驱动高压侧的功率器件。该驱动器可与主电路共地运行，且只需一路控制电源，克服了常规驱动器需要多路隔离电源的缺点，大大简化了硬件设计。IR2110就简易真值图如下图9所示。

图9 IR2110简易真值图。

IR2110有2个输出驱动器，其信号取自输入信号发生器，发生器提供2个输出，低侧的驱动信号直接取自信号发生器LO，而高侧驱动信号HO则必须通过电平转换方能用于高侧输出驱动器。本系统中驱动双管需一片IR2110即可。

因驱动双管，且双管不能同时导通，控制IC输出只有一路信号，则在控制IC输出和驱动之间需加入反相延时电路，将控制IC输出的一路PWM经同相和反相比较器后，经电阻R29和R30的上拉分别对电容C12、C13充电产生延时，使得两路PWM具有对称互补性且具有一定的死区间隔，保证主回路中两开关管不会同时导通。在电路中HIN和LIN标号端得到的波形图如下图10所示。

图10 反相后驱动波形

3.4主回路与输出采样

主回路如图11所示，采用半桥开关电路。

图11 主回路

根据整流后的电压和输入电流参数，选择IRF840为高频开关管，其最大耐压VDS为500V，最大能承受的导通电流ID为8A，满足设计要求。工作在高频工作状态的续流二极管一般选用快恢复的二极管，此处选择HFA25TB60，能承受600V的反向压降，最大导通电流为25A，且恢复时间仅为35ns，输出部分通过两个电阻分压至电压采样电路，如下图12所示。

图12 电压采样电路

3.5过流保护电路

过流保护电路如下图13所示。

图13 过流检测电路。

在主回路的上端串联一个0.33欧姆10W的功率电阻作为采样电阻，当电流过大时，光耦中光敏三极管导通，检测电路输出高电平到IR2110的SD端，由于SD是低电平有效、高电平关断点，因此电流过大时能很好地保护电路。且如前所述，IR2110自身带有各种保护电路，故外围的电流电压保护电路可以大大简化。

4、总结

本设计给出了在非隔离拓扑下一种设计大功率开关电源的方法，电路结构简单。在主回路中采用半桥电路替代传统的单管开关电路，在上管关闭时，下管的开通能更好地保证输出续流的稳定性，且保证功率的输出。文中并未给出电感量的计算方法，因不是讨论重点，可根据电路中输出电流、电压和开关管的RDS（MOSFET管漏极和源极导通电阻）等参数来计算，实际中应留有一定的余量值。系统运行基本稳定，可考虑应用于工业电源设计中。

常见的大功率器件有哪些？如何分类的

在知道大功率器件之前，我们要先知道功率器件是什么意思，功率器件是电子元件和电子器件的总称，是电子装置中，电能转换与电路控制的核心，它利用半导体单向导电的特性改变电子装置中电压、频率、相位和直流交流转换等的功能。

而大功率器件一般是指电压等级在1200V以上，电流在300A以上，输出功率比较大的电子元器件。典型的大功率器件包括大功率二极管、晶闸管SCR、双极型功率晶体管IGBT、功率晶体管GTR、IGCT、GTO、ETO、SIT等，900V以上的mosfet也可称为大功率器件，但是要看相应的电流等级。

其中，IGCT是在晶闸管技术的基础上结合IGBT和GTO等技术开发的新型器件，适用于高压大容量变频系统中，是一种用于巨型电力电子成套装置中的新型电力半导体器件。

IGCT是将GTO芯片与反并联二极管和门极驱动电路集成在一起，再与其门极驱动器在外围以低电感方式连接，结合了晶体管的稳定关断能力和晶闸管低通态损耗的优点。在导通阶段发挥晶闸管的性能，关断阶段呈现晶体管的特性。IGCT芯片在不串不并的情况下，二电平逆变器功率0．5～3MW，三电平逆变器1～6MW；若反向二极管分离，不与IGCT集成在一起，二电平逆变器功率可扩腔李至4／5MW，三电平扩至9MW。

这些器件基本上是以硅材料为基础，经过不同的工雹世艺生产条件生产出来，按照其功能也有所分类：

1. 按照导通、伍肆迟关断的受控情况可分为不可控、半控和全控型功率器件，全控型如IGBT、IGCT、ETO等，就是通过门极可以控制器件的开通与关断，半控型器件的代表就是晶闸管，只能控制开通，而不能控制关断；

2. 按照载流子导电情况可分为双极型、单极型和复合型功率器件；

3. 按照控制信号情况，可以分为电流驱动型和电压驱动型功率器件。

根据它们的这些结构和特点应用领域也不完全相同，主要由电子元件业、半导体分立器件和集成电路业等部分组成。功率电子器件被广泛应用于电源，伺服驱动，变频器，电机保护器等功率电子设备主要得益于它们的自身优势：

1、器件能够快速恢复，以满足越来越高的速度需要。

2、通态压降降低。

3、电流控制能力增大。

4、额定电压耐压高。

5、温度与功耗。

随着技术的不断进步，功率半导体器件在不断演进。自上世纪80年代起，功率半导体器件MOSFET、IGBT和功率集成电路逐步成为了主流应用类型。随着科技的发展，今后对于半导体的产品应用还会产生哪些变化，或者是衍生出哪些新型的元器件都未可知，值得期待。

什么是大功率开关电源呢？

大功率开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的导通与截止。将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压，从而产生所需要的一组或多组电压!转化为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比50Hz高很多。所以开关变压器可以做的很小，而且工作时不是很热!成本很低。如果不将50Hz变为高频开关电源就没有意义。

开关电源大体扒行昌可以分为隔离和非隔离两种，隔离型的必定有开关变压器，而非隔离的未必一定有。大功率电源大至由主功率电路、PWM控制电路、单片机控制电路、辅助电源四大部份组成。冲击电流限幅:限制接通电源瞬春扒间输入侧的冲击电流。

输入滤波器:其作用是过滤电网存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网。

整流与滤波:将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电。

逆变:将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分。

输出整流与滤波:根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。

开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪带册表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备，视听产品，安防监控，LED灯袋，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域。

开关电源元器件有哪些？主要的元器件是哪些呢？

开关电源主要元件就是电子开关（场效应管或三极管）。首先输此嫌入端要有保护（保险管） 滤波（电容）在经过整流（整流桥） 再需要DC/AC转换（变压器） 整流输出（整流二极管） 再经滤波（隐咐电感电容）最后就有稳定的输出。给你推荐一个蛮实用的地方，那边开关电源资料汇总不少的，去查一下浙江埃莫森电气 ，浙江埃莫森电气的电气知识蛮齐全的， 希望可以帮到你

其中变压器部分有一辅助绕组通过IC进行电流电压取样来控制开关的占空比从而调节输出电流。这只是其中的一种方案 开关电源整体上就是滤波整流调整反馈控制输出整流滤波几个部分。具体方案根灶扒纯据具体要求

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