电子开关元器件开关电源电路主要元器件介绍

发布时间 : 2024-10-05

作者 : 小编

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开关电源电路主要元器件介绍

开关电源电路主要是由熔断器、热敏电阻器、互感滤波器、桥式整流电路、滤波电容器、开关振荡集成电路、开关变压器、光耦合器、三端稳压器等构成的。

1、熔断器

电源电路中的熔断器通常安装在交流220V输入端附近，主要起到保证电路安全运行的作用。在电路中，熔断器一般为圆柱形玻璃管，当电路发生短路等故障时，电流会异常升高，这时熔断器会在电流异常升高到一定的大小时，自身熔断切断供电，从而起到保护电路安全的作用。

2、热敏电阻器

热敏电阻器在电路中起抗冲击作用。通常，在设备开机时，220V交流电压经熔断器、热敏电阻器、桥式整流堆后为电容进行充电，根据电容器的特点，其瞬间充电电流为最大，从而可能产生浪涌电流，对前级电路中的桥式整流堆、熔断器等带来冲击，造成损坏。为了防止电源遭受冲击，通常在熔断器之后加入热敏电阻器进行限流。

一般热敏电阻器的电阻值较大时，限流效果较好，但是电阻消耗的电能也较大，电源电路工作后，反而浪费电力。为了达到较好的限流效果，又为了节省电能，在电源电路中经常采用负温度系数热敏电阻作限流使用。

负温度系数热數电阻（NTC）的特性为： 温度越高，电阻越小。常温时，阻值比较大，电阻一般为8-10Ω；开机时，可起到较好的限流作用；电源启动后，工作电流经过热敏电阻，使其发热，热敏电阻阻值大幅下降（约1-2Ω），使热敏电阻在电源启动后，电能消耗降到最小。

正温度系数热敏电阻（PTC）特性为： 温度越高，电阻越大，通常用在冰箱的压缩机启动电路中。

3、互感滤波器

互感滤波器由两组线圈对称绕制而成，其作用是通过互感作用消除外电路的干扰脉冲进入电路中，同时使电路中的脉冲信号不会向电网辐射干扰。

4、桥式整流电路

桥式整流电路主要将交流220V电压整流为直流+300V电压输岀，它由四个整流二极管按照一定的连接关系组合而成桥式整流电路。

另外，在一些电路中采用桥式整流堆作为整流器件，它实际上是将四个整流二极管集成在一起的整流器件，外部具有四个引脚，其中两个引脚输入交流电压，另两个引脚输出直流电压，其电路功能及原理与桥式整流电路的电路功能及原理均相同。

5、滤波电容器

滤波电容器主要用于对由桥式整流电路供给的300V直流电压进行滤波，滤除电压中的脉动成分，从而将输出的电压变为稳定的直流电压。

在电源电路中滤波电容器是最容易识别的器件之一，通常它是电路中最大的电容器。在电容器的外壳上通常标有负极性标识，方便确认引脚极性。

6、开关振荡集成电路

电源电路工作时，开关振荡集成电路主要为开关变压器提供驱动脉冲信号。

开关振荡集成电路根据型号的不同具体结构也不相同，如：有些开关振荡集成电路内部集成有开关晶体管和振荡电路；有些则主要包含振荡电路，通过与外置的开关晶体管配合工作。

7、开关变压器

开关变压器是一种脉冲变压器，其工作频率较高（1k〜50kHz）,该变压器的一次绕组与开关场效应晶体管（有些独立安装，有些集成在开关振荡集成电路中）构成振荡电路，二次绕组与一次绕组隔离，主要的功能是将高频高压脉冲变成多组高频低压脉冲。

8、光耦合器和三端稳压器

光耦合器的主要作用是将变频电冰箱开关电源输出电压的误差信号反馈到开关振荡集成电路中，由开关振荡集成电路根据信号进行稳压控制。

三端稳压器是一种具有三个引脚的直流稳压集成电路，不同型号的三端稳压器的稳压值也不同。

开关电源设计基础：开关电源常用元器件类型以及主要功能

一、电阻

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用来稳定电压输出；

2、均压电阻 ：在开关电源的对称直流输入电路当中起到均压作用，有时候也称为平衡电阻；

3、分压电阻 ：构成电阻分压器；

4、泄放电阻 ：断电时候可以将电容储存的电荷泄放掉；

5、限流电阻 ：起到限流保护作用，如用作稳压管、光电耦合器以及输入滤波电容的限流电阻；

6、电流检测电阻 ：与过流保护电路配套使用，用于限制开关电源的输出电流极限；

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，这个电阻包含等效负载电阻；

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升高；

10、假负载 ：在测试开关电源性能指标时候临时接的负载，例如水泥电阻等；

11、滤波电阻 ：用作LC型滤波、RC滤波、π型滤波中的滤波电阻；

12、偏置电阻 ：给开关电源的控制端提供偏压，或者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型钳位保护电路当中；

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；

15、阻尼电阻 ：防止电路中出现谐振；

16、压敏电阻 ：根据电压范围分为不同档位，对过电压脉冲响应速度快，耐冲击电流的能力很强，漏电流小、电阻温度系数小、价格低廉。可构成过电压保护电路、防雷击保护电路、消除火花电路、浪涌电压吸收回路等。

二、电容

1、滤波电容 ：构成输入滤波器、输出滤波器等；

2、耦合电容 ：也称为隔直电容，作用是隔断直流信号，只让交流信号通过；

3、退耦电容 ：对于电源的退耦电容，可防止产生自激振荡；

4、软启动电容 ：构成软启动电容，在软启动过程当中使输出电压和输出电流缓慢的建立起来；

5、补偿电容 ：构成RC型、CL型振荡器；

6、微分电容 ：构成微分电路，获得尖脉冲；

7、自举电容 ：用于提升输入级的电源电压，也可以构成电压前反馈电路；

8、延时电容 ：与电阻构成RC型延时电路；

9、储能电容 ：例如极性反转型DC-DC变换器中的泵电容；

10、移相电容： 构成移相电路；

11、倍压电容 ：与二极管构成倍压整流电路；

12、消噪电容 ：用于滤波电容的噪声干扰；

13、中和电容 ：消除放大器的自激振荡；

14、抑制干扰的电容 ：在EMI滤波器中，可分别滤除串模干扰和共模干扰；

15、安全电容：X电容和Y电容；

16、X电容 ：滤除串模干扰，用于EMI滤波器中；

17、Y电容 ：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；

三、电感

1、滤波电感 ：构成LC型滤波器；

2、储能电感 ：常用于降压式或者升压式DC-DC变换器电路当中；

3、振荡电感 ：构成LC型振荡器；

4、共模电感 ：也称为共模扼流圈，常用于EMI滤波器，一般串联在开关电源的输入电路中；

5、频率补偿电感 ：构成LC、LCR型频率补偿网络；

四、变压器

1、工频变压器： 对交流电源进行变压于隔离，再经过整流滤波后给DC-DC变换器供电；

2、高频变压器 ：对高频电源进行储能、变压、隔离，适用于无工频变压器的开关电源；

五、二极管

1、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二极管，即可为反电动势提供泄放回路，避免损坏驱动管；

2、整流二极管 ：对交流进行整流变成脉动电压，有低频整流和高频整流；

3、钳位二极管 ：构成VD、R、C型钳位电路，吸收尖峰电压，对MOSFET功率管器保护作用吧；

4、阻塞二极管 ：钳位保护电路中的二极管，称作阻塞二极管；

5、保护二极管 ：用于半波整流电路当中，在负半周时候给交流提供回路；

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得基极上，可降低频率开关的饱和深度，提高开关速度；

8、快恢复二极管 ：快恢复二极管反向恢复时间一般为几百纳秒，正向压降为0.6到1V，正向电流为几至几千安，反向峰值电压可达几百至几千伏，可用作开关电源的输出整流管、一次侧钳位保护电路的阻塞二极管；

9、超快恢复二极管 ：超快恢复二极管则是在快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，反向恢复时间低至几十纳秒，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 ：属于低压、低功耗、大电流、超高速半导体功率器件，反向恢复时间可低至几纳秒，正向导通压降为0.4V左右，整流电流可达几十到几百安，特别适合做电压输出电路中的整流管、续流二极管；

11、瞬变电压抑制二极管 ：也称瞬态电压抑制器，其相应速度极快、钳位电压稳定，是一种新型过电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 ：这是二端交流器件，常于晶闸管配套使用，构成输出过压保护电路

六、整流桥

1、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，亦可采用成品整流桥；

七、稳压管

1、ZD ：构成稳压电路；接在开关电源的输出端，用来稳定空载使的输出电压；由稳压管、快恢复二极管和阻容元件一起构成一次侧钳位保护电路；构成过压保护电路。

八、晶体管

1、TRANSISTOR ：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；构成开关稳压器的通/断控制、欠压保护、过流保护、过压保护等电路；

九、场效应管

1、MOSFET： 用作PWM调制器或开关稳压控制器的功率开关管；

十、绝缘栅-双极性晶体管

1、IGBT： 用作PWM调制器的功率开关管；

十一、运算放大器

1、通用运算放大器 ：构成外部误差放大器、电压控制环和电流控制环等。

十二、磁珠

1、管状、片状磁珠及磁珠阵列： 能抑制开关噪声和尖峰干扰。