分立元件在开关电源中应用工科.docVIP

分立元件在开关电源中的应用 电源有如人体的心脏，是所有电子设备的动力。但电源的形式不象心脏那样形式单一，因为标志电源特性的参数有功率，电压，频率，噪声及带负载是参数的变化，在同意参数要求的情况下，又有体积，重量，形态，效率，可靠性等指标，人可以按此去设计自己需要的电源。 一般电力（如市电）要经过转换之后才能符合使用，转换的例子有：交流转换成直流，用于各种低压电子设备，高压转换成低压，用于配电输送，直流转换成交流，用于便捷式产品当中等。这一过程有人形象的说成：粗电“炼”为精电，只有精电才好使用。在这个过程中，我们的电源转换器就是“炼炉”。 按照一般的习惯，我们将电源分成以下：AC-DC（交流转直流）变换器，DC-DC（直流转直流）变换器以及DC-AC（直流转交流）逆变器。为了达到这些目的，实现的手段是多样的。 在AC-DC变换中，有线性电源 （Linear），充电器（Charger），电源适配器（Adapter），普通的开关电源（SMPS）等形式出现; DC-DC变换中，有开关电源（SMPS），普通稳压器（Regulator），低压差稳压器（LDO），开关稳压器（Switching regulator）; 在DC-AC变换中， 有UPS/EPS， 变频器(Inverter for motor)，高压条(Inverter for CCFL backlight). 不管电源以何种形式出现，都需要五个功能部分，输入电容，输出电容，开关管，整流管和功率变换部分（变压器或者是电感）。而开关管和整流管都是以功率半导体的形式来出现的，下面我将详细阐述功率半导体元件在开关电源中的应用。 在开关电源中，需要用到的分立元件有二极管（diode）, 以肖特基(Schottky), 快恢复二极管（Fast recovery diode）, 稳压管（Zener Diode）为常用件。 作为功率部分的开关管以MOS-FET和功率三极管，IGBT等为主导。另外还需要一些小信号的二极管，三极管做信号处理，晶闸管(Thyristor)，可控硅(Triac) 等作为AC-DC部分中的的启动电路等。为了帮助各位更进一步的了解这些元件在电路中的作用和客户所关心的元件的性能，下面将介绍市场上面最常用的开关电源中所使用到的分立元件的情况。 AC-DC变换中开关电源案例 75W以上，200W以下典型的开关电源电路（Above 75 Watts, below 200 Watts, typical schematic diagram of SMPS (Switching Mode Power Supply)） 该电路主要是应用在20英寸以上的LCD-TV或者是一些通讯设备当中，满足系统复杂的电源系统的要求，一次电源的多路输出简化了主板上面对多种电压的要求，从而降小了系统主板上面的体积，降低了主板上面的电源成本等。从上面的电路中，我们先分析一下电源的要求： 输入电压：85---265Vac (全球通用范围) 输出电压：5V2.3A, 8V1A, 25V0.12A, +15V1A, -15V1A， inverter部分输入功率 输出功率： 现在对上面的电路进行解剖，分析那些部分需要用到功率半导体元件： 输入整流部分：主要是使用桥堆，小功率（20W以下）的使用4pcs二极管来实现居多，比如可以使用ROHM公司的1SR139-600，市场常用型号为1N4007 功率因数校正（PFC）部分：主要由一个PFC控制芯片，1pcs MOS-FET, 1pcs Diode和一个功率电感组成，在PFC控制芯片方面INFINEON有TDA4863可以实现，MOS-FET主要是采用漏源击穿电压（VDS）为600V之系列，漏极电流（ID）的大小由开关电源的输出功率来决定，一般是3A以上，主要原因是带PFC电路的开关电源的输出功率都在75W以上，因为国家相关法律规定75W以下的可以不带PFC，比如INFINEON的SPP07N60C3, ROHM公司的RDX045N60，RDX06N60和RDX100N60等。同时还需要一个快恢复的开关二极管，这个二极管的要求主要是对反向击穿电压要求比较严格，很遗憾，目前ROHM没有能够做到反向击穿电压能够达到600V的，目前只有400V，所以不能满足PFC部分整流，如果客户有相关需要，可以找我们 PHILIPS产品线的同时，PHILIPS有比较多的此类产品。 功率开关部分：这部分电路主要包括两部分，一是PWM控制部分，另外就是功率半导体，比如MOS-FET， IGBT等。针对功率开关电路部分，有一些厂家将PWM控制部分与开关管集成在一个IC上面，比如INFINEON公司有ICE3AXXX系列，PHILIPS TEA152X系列产品，这些主要是针对小功率电源。 一般情况