小功率通用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)與制作

1、更多相關(guān)參考論文設(shè)計(jì)文檔資源請(qǐng)?jiān)L問(wèn)目錄目錄I摘要IIIAbstractIV第一章 緒論11.1 開(kāi)關(guān)電源的產(chǎn)生11.1.1 開(kāi)關(guān)電源的誕生背景11.1.2 開(kāi)關(guān)電源的產(chǎn)生11.2 開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展21.2.1 我國(guó)的開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展21.2.2 國(guó)外開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展21.2.3 開(kāi)關(guān)電源發(fā)展的整體動(dòng)向31.3 開(kāi)關(guān)電源的現(xiàn)狀41.4本章小結(jié)5第二章 開(kāi)關(guān)電源的幾種結(jié)構(gòu)62.1 boost電路62.1.1boost電路圖62.1.2 boost電路的工作原理62.1.3 boost電路特點(diǎn)72.2 buck電路82.2.1 buck電路圖82.2.2 buck電路的工作原理82.2.3 buck電路的

2、特點(diǎn)92.3 正激電路102.3.1 正激電路圖102.3.2 正激電路的工作原理102.4 反激電路122.4.1 反激電路圖122.4.2 反激電路的工作原理122.4.3 反激電路的特點(diǎn)142.5本章小結(jié)14第三章 開(kāi)關(guān)電源中的芯片介紹153.1 TOP250153.1.1 TOP250的管腳圖及其作用153.1.2 TOP250的特色164.2 pc817194.2.1 pc817的管腳圖和封裝圖194.2.2 pc817 的特點(diǎn)和應(yīng)用204.2.3 pc817 最大絕對(duì)值和觀點(diǎn)特性203.3肖特基二極管223.3.1 肖特基二極管的外觀及結(jié)構(gòu)223.3.2 肖特基二極管的工作原理22

3、3.3.3 肖特基二極管的檢測(cè)233.4本章小結(jié)24第四章 電路分析和設(shè)計(jì)254.1 電路拓?fù)漕愋偷倪x擇254.1.1電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇要注意的問(wèn)題254.1.2拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的對(duì)比分析254.2 反激變壓器的主要方程274.3 變壓器磁芯的選擇和匝數(shù)的計(jì)算284.3.1 變壓器的磁芯的選擇284.3.2 變壓器的匝數(shù)的計(jì)算294.3.3 磁芯等的各種損耗304.4本章小結(jié)32第五章 硬件電路335.1 交流-直流電路335.1.1交流-直流電路圖335.1.2 交流-直流的波形圖335.1.3 整流電路的工作原理335.2 直流-直流的電路365.2.1 直流-直流的電路圖365.2.2 直流-直流

4、的分析365.3 本章小結(jié)38總結(jié)39參考文獻(xiàn)40附錄1 元件清單41附錄2 總電路圖42摘要 電源是電子設(shè)備的必不可少的功能模塊，其性能的優(yōu)劣直接影響到電子設(shè)備的技術(shù)性能和可靠性。開(kāi)關(guān)電源具有效率高、體積小、重量輕、可靠性高、負(fù)載分擔(dān)容易等一系列特點(diǎn)。本論文圍繞當(dāng)前流行的單片開(kāi)關(guān)電源芯片進(jìn)行的小功率通用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)與制作。該開(kāi)關(guān)電源共選用芯片TOP250、線性光耦合器PC817及采用輸出功率較大、設(shè)計(jì)靈活性較強(qiáng)、高效節(jié)能的集成離線式開(kāi)關(guān)IC、TOP250，在TOP250的典型電路中采用反激式，以達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的。開(kāi)關(guān)電源有多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，選擇合適的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，合適的器件，是設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源的

5、重中之重。關(guān)鍵字：開(kāi)關(guān)電源，肖特二極管，反激式，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Abstract The power supply is an essential functional module of electronic equipment, the technical property and stability of electronic equipments is affected directly by its character. The switching power supply has a series of characteristics such as high efficiency, sm

6、all volume, light weight, high reliability, and easy load share. This paper focuses on the design and production of the universal low-voltage switching power supply of the popular single-chip switching power supply. In order to achieve the goal of stable output, in this switching power supply it ado

7、pts TOP250 chip, linear optical coupler PC817,integrated off-line switch IC and TOP250 which has a large output power, great flexible design and high efficiency and energy saving. Flyback is applied in the typical circuit of TOP250 to achieve the goal of stable output. Since the switching power supp

8、ly has varies of topological structures, the most significant of designing a switching power supply is to choose suitable topological structure and component.Keywords：Switching Power Supply，Schottky Diode，F(xiàn)lybackt，Topological structure 42 本參考設(shè)計(jì)材料，包含項(xiàng)目源代碼，設(shè)計(jì)說(shuō)明書、任務(wù)書、報(bào)告書以及文獻(xiàn)參考翻譯等，完整的設(shè)計(jì)文件及源代碼，資料請(qǐng)聯(lián)系68661

9、508。索要或訪問(wèn)更多相關(guān)參考論文設(shè)計(jì)文檔資源請(qǐng)?jiān)L問(wèn)第一章 緒論1.1 開(kāi)關(guān)電源的產(chǎn)生1.1.1 開(kāi)關(guān)電源的誕生背景 20世紀(jì)60年代大量應(yīng)用的線性調(diào)節(jié)器式直流穩(wěn)壓電源，由于它存在著以下諸多的缺點(diǎn)，如體積重量大，很難實(shí)現(xiàn)小型化、損耗大、效率低、輸出與輸入之間有公共端，不易實(shí)現(xiàn)隔離，只能降壓，不能升壓，很難在輸出大于5A的場(chǎng)合應(yīng)用等，已開(kāi)始被開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器式直 流穩(wěn)壓電源所取代。而現(xiàn)在的電子設(shè)備越來(lái)越小型化，所以傳統(tǒng)的晶體管串聯(lián)構(gòu)成的穩(wěn)壓電源已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代電子設(shè)備的要求。1.1.2 開(kāi)關(guān)電源的產(chǎn)生 1964年，日本NEO雜志發(fā)表了兩篇具有指導(dǎo)性的文章：一篇為“用高頻技術(shù)使AC變DC電源小型化”；另

10、一篇為“脈沖調(diào)制用 于電源小型化”。這兩篇文章指明了開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器式直流穩(wěn)壓電源小型化的研究方向，即一是高頻化，二是采用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)。經(jīng)過(guò)將近10 年的研究、開(kāi)發(fā)取得了良好的結(jié)果。1973年，美國(guó)摩托羅拉公司發(fā)表了一篇題為“觸發(fā)起20 kHz的革命”的文章，從此在世界范圍內(nèi)就掀起了 高頻開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)發(fā)熱潮，并將DC/DC轉(zhuǎn)換器作為開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器用于開(kāi)關(guān)電源，使電源的功率密度由14 W/in3增加到4050W/in3。首先被采用 的是Buck轉(zhuǎn)換器。 到20世紀(jì)80年代中期，Buck、Boost和BuckBoost轉(zhuǎn)換器也應(yīng)用到開(kāi)關(guān)電源中。20世紀(jì)70年代中期，美國(guó)加州理工學(xué)院研制 出一種新型開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)

11、換器，稱為Cuk轉(zhuǎn)換器（是以發(fā)明人S1obodan Cuk的姓來(lái)命名的）。Cuk轉(zhuǎn)換器與Buck-Boost轉(zhuǎn)換器互為對(duì)偶，也是一種升降壓 轉(zhuǎn)換器。20世紀(jì)80年代中期以后逐漸被應(yīng)用到開(kāi)關(guān)電源中。 1976年，美國(guó)P。W，Clarke研制出一種有變壓器的“原邊電感式轉(zhuǎn)換器”（Primary Inductance Converter）簡(jiǎn)稱PIC，獲得專利，并且也應(yīng)用到開(kāi)關(guān)電源中。 1977年，Bell實(shí)驗(yàn)室在PIC的基礎(chǔ)上，研制出有變壓器的“單端原邊電 感式轉(zhuǎn)換器”（Single-Ended Primary Inductance Converter），簡(jiǎn)稱（有變壓器的）SEPIC電路，這是一種新

12、的DC/DC單端PWM開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器，其對(duì) 偶電路稱為Dual SEPIC，或Zeta轉(zhuǎn)換器。 到1989年，人們將SEPIC和Zeta也應(yīng)用到了開(kāi)關(guān)電源中，使開(kāi)關(guān)電源所采用的DC/DC轉(zhuǎn)換器，增加到6種 。到目前為止，通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器的演化與級(jí)聯(lián)，開(kāi)關(guān)電源所采用的DC/DC轉(zhuǎn)換器已經(jīng)增加到了14種。用這14種DC/DC轉(zhuǎn)換器作為開(kāi)關(guān)電源的主要 組成部分，就可以設(shè)計(jì)出使用于不同場(chǎng)所、滿是于不同性能要求和用途的、高性能、高功率密度的各種功率的開(kāi)關(guān)電源。1.2 開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展1.2.1 我國(guó)的開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展 開(kāi)關(guān)電源技術(shù)屬于電力電子技術(shù)，它運(yùn)用功率變換器進(jìn)行電能變換。經(jīng)過(guò)變換的電能，可以滿足各種用

13、電要求。由于其高效節(jié)能可帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益，因而引起社會(huì)各方面的重視而得到迅速推廣。以AC-DC的變換為例，與傳統(tǒng)采用工頻變換技術(shù)的相控電源相比，采用大功率開(kāi)關(guān)管的高頻整流電源，在技術(shù)上是一次飛躍，它不但可以方便地得到不同的電壓等級(jí)，更重要的是甩掉了體大笨重的工頻變壓器及濾波電感電容。由于采用高頻功率變換，使電源裝置顯著減小了體積和重量，而有可能和設(shè)備的主機(jī)體積相協(xié)調(diào)，并且使電性能得到進(jìn)一步提高。正因?yàn)槿绱耍?994年，我國(guó)原郵電部作出重大決策，要求通信領(lǐng)域推廣使用開(kāi)關(guān)電源以取代相控電源。幾年來(lái)的實(shí)踐已經(jīng)證明，這一決策是完全正確的。開(kāi)關(guān)電源的使用為國(guó)家節(jié)省了大量銅材、鋼材和占地面積。由于變換效率

14、提高，能耗減少，降低了電源周圍環(huán)境的室溫，改善了工作人員的環(huán)境。我國(guó)郵電通信部門廣泛采用開(kāi)關(guān)電源極大地推動(dòng)了它在其它領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。值得指出的是近兩年來(lái)出現(xiàn)的電力系統(tǒng)直流操作電源，是針對(duì)國(guó)家投資4000億元用于城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)的供電工程改造、提高輸配電供電質(zhì)量而推出的，它已開(kāi)始采用開(kāi)關(guān)電源以取代傳統(tǒng)的相控電源。國(guó)內(nèi)一些通信公司如中興通訊等均已相繼推出系列產(chǎn)品。 目前，國(guó)內(nèi)開(kāi)關(guān)電源自主研發(fā)及生產(chǎn)廠家有300多家，形成規(guī)模的有十多家。國(guó)產(chǎn)開(kāi)關(guān)電源已占據(jù)了相當(dāng)市場(chǎng)，一些大公司如中興通訊自主開(kāi)發(fā)的電源系列產(chǎn)品已獲得廣泛認(rèn)同，在電源市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中頗具優(yōu)勢(shì)，并有少量開(kāi)始出口。1.2.2 國(guó)外開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展 開(kāi)關(guān)電源

15、的發(fā)展取決于各方面的因素。功率半導(dǎo)體器件仍然是電力電子技術(shù)發(fā)展的“龍頭”，而半導(dǎo)體材料是半導(dǎo)體器件的材料，性能最優(yōu)越的碳化硅材料制造困難，當(dāng)溫度大于2000時(shí)，SiC尚未熔化，但到了2400時(shí)SiC已升華變成氣體了。現(xiàn)在是利用升華法直接從氣態(tài)狀態(tài)生長(zhǎng)晶體。目前的問(wèn)題是要進(jìn)一步改善SiC表面與金屬的接觸特性和進(jìn)一步完善SiC的制造工藝，這些問(wèn)題預(yù)計(jì)在510年內(nèi)得到解決。當(dāng)應(yīng)用SiC制造的半導(dǎo)體器件得到廣泛應(yīng)用時(shí)，對(duì)電力電子技術(shù)的影響將會(huì)是革命性的。 變壓器是開(kāi)關(guān)電源中重要的必不可少的部件，平面表壓器是近幾年才面世的一種全新產(chǎn)品。平面變壓器沒(méi)有銅導(dǎo)線，代之以單層或多層印刷電路板，因而厚度遠(yuǎn)低于常規(guī)

16、變壓器，能夠直接制作在印刷電路板上。其突出優(yōu)點(diǎn)是能量密度高，因而體積大大縮小，相當(dāng)于常規(guī)變壓器的20%；效率高，通常為97%99%；工作頻率高，從50kHz到2MHz；低漏感(小于0.2%)；低電磁干擾(EMI)等。超容電容器是電容器件近年來(lái)的最新進(jìn)展，美國(guó)的麥克韋爾公司一直保持著超容電容技術(shù)的世界領(lǐng)先地位。超容電容器采用了獨(dú)特的金屬/碳電極技術(shù)和先進(jìn)的非水電解質(zhì)，具有極大的電極表面和極小的相對(duì)距離。現(xiàn)在已開(kāi)發(fā)生產(chǎn)出多種具有廣泛適用范圍的超容電容器單元和組件，單元容量小到10法拉，大到2700法拉。超容電容器可方便地串聯(lián)組合成高壓組件或并聯(lián)組合成高能量存儲(chǔ)組件。超容電容器組件現(xiàn)已可提供650伏

17、的高壓高能量應(yīng)用。電力電子產(chǎn)品或電路的發(fā)展方向是模塊化、集成化。具有各種控制功能的專用芯片，近幾年發(fā)展很迅速，如功率因數(shù)校正(PFC)電路用的控制芯片；軟開(kāi)關(guān)控制用的ZVS、ZCS芯片；移相全橋用的控制芯片；ZVT、ZCT PWM專用控制芯片；并聯(lián)均流控制芯片；電流反饋控制芯片等。功率半導(dǎo)體器件則有功率集成電路(Power IC)和IPM。IPM以IGBT作功率開(kāi)關(guān)，將控制、驅(qū)動(dòng)、保護(hù)、檢測(cè)電路一起封裝在一個(gè)模塊內(nèi)。由于外部接線、焊點(diǎn)減少，可靠性顯著提高。集成化、模塊化使電源產(chǎn)品體積小、可靠性高，給應(yīng)用帶來(lái)極大方便。1.2.3 開(kāi)關(guān)電源發(fā)展的整體動(dòng)向 開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展方向是高頻、高可靠、低耗、低

18、噪聲、抗干擾和模塊化。由于開(kāi)關(guān)電源輕、小、薄的關(guān)鍵技術(shù)是高頻化，因此國(guó)外各大開(kāi)關(guān)電源制造商都致力于同步開(kāi)發(fā)新型高智能化的元器件，特別是改善二次整流器件的損耗，并在功率鐵氧體（Mn，Zn)材料上加大科技創(chuàng)新，以提高在高頻率和較大磁通密度（Bs)下獲得高的磁性能，而電容器的小型化也是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。SMT技術(shù)的應(yīng)用使得開(kāi)關(guān)電源取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，在電路板兩面布置元器件，以確保開(kāi)關(guān)電源的輕、小、薄。開(kāi)關(guān)電源的高頻化就必然對(duì)傳統(tǒng)的PWM開(kāi)關(guān)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)ZVS、ZCS的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)已成為開(kāi)關(guān)電源的主流技術(shù)，并大幅提高了開(kāi)關(guān)電源的工作效率。對(duì)于高可靠性指標(biāo)，美國(guó)的開(kāi)關(guān)電源生產(chǎn)商通過(guò)降低運(yùn)行電流，降低結(jié)溫等

19、措施以減少器件的應(yīng)力，使得產(chǎn)品的可靠性大大提高。模塊化是開(kāi)關(guān)電源發(fā)展的總體趨勢(shì)，可以采用模塊化電源組成分布式電源系統(tǒng)，可以設(shè)計(jì)成N1冗余電源系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)并聯(lián)方式的容量擴(kuò)展。針對(duì)開(kāi)關(guān)電源運(yùn)行噪聲大這一缺點(diǎn)，若單獨(dú)追求高頻化其噪聲也必將隨著增大，而采用部分諧振轉(zhuǎn)換電路技術(shù)，在理論上即可實(shí)現(xiàn)高頻化又可降低噪聲，但部分諧振轉(zhuǎn)換技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用仍存在著技術(shù)問(wèn)題，故仍需在這一領(lǐng)域開(kāi)展大量的工作，以使得該項(xiàng)技術(shù)得以實(shí)用化。電力電子技術(shù)的不斷創(chuàng)新，使開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)業(yè)有著廣闊的發(fā)展前景。要加快我國(guó)開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度，就必須走技術(shù)創(chuàng)新之路，走出有中國(guó)特色的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合發(fā)展之路，為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展做出貢獻(xiàn)。 1.

20、3 開(kāi)關(guān)電源的現(xiàn)狀 今年來(lái)年中國(guó)電力電源市場(chǎng)呈現(xiàn)如下特征： 大容量電力電源產(chǎn)品的需求迅速提升，開(kāi)關(guān)電源市場(chǎng)穩(wěn)步增長(zhǎng)。因?yàn)閲?guó)家對(duì)能源和環(huán)保問(wèn)題日益重視，電力行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整勢(shì)在必行；隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步，開(kāi)關(guān)電源在節(jié)能降耗環(huán)保問(wèn)題上的作用日益顯著；高效、大容量機(jī)組漸成市場(chǎng)主力，有效拉動(dòng)電源市場(chǎng)需求，所以中國(guó)電力電源市場(chǎng)的這種變化與我國(guó)宏觀政策導(dǎo)向和電力行業(yè)的影響密不可分。受國(guó)家宏觀政策的影響，我國(guó)電力行業(yè)結(jié)構(gòu)有所調(diào)整，小火電機(jī)組相繼叫停，大型、高效機(jī)組陸續(xù)投產(chǎn)。這種電力行業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變顯著拉動(dòng)了大容量電源的市場(chǎng)需求，從而有效帶動(dòng)開(kāi)關(guān)電源市場(chǎng)穩(wěn)步增長(zhǎng)。 市場(chǎng)集中度較低，廠商競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)激烈。中國(guó)電力電源廠

21、商有近1000家，分布地域廣而分散，市場(chǎng)規(guī)模亦較為均衡，廠商市場(chǎng)占有率均在10%以下。開(kāi)關(guān)電源市場(chǎng)集中度相對(duì)較低，廠商間競(jìng)爭(zhēng)較為激烈成為開(kāi)關(guān)電源市場(chǎng)的主要特征之一。隨著競(jìng)爭(zhēng)的加劇，電力電源廠商在市場(chǎng)規(guī)模效應(yīng)和技術(shù)研發(fā)能力上充分重視起來(lái)，以提高品牌影響力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 技術(shù)進(jìn)步驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品創(chuàng)新。電力電源產(chǎn)品與電子技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展密切相關(guān)。近年來(lái)，隨著我國(guó)電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品也朝著高頻化、高功率密度、高功率因素、高效率、高可靠性和高智能化方向發(fā)展。這種由于技術(shù)進(jìn)步帶動(dòng)的產(chǎn)品創(chuàng)新同時(shí)受到市場(chǎng)的認(rèn)可。“綠色”電源，模塊化電源的問(wèn)世在節(jié)能、降耗、環(huán)保方面發(fā)揮了重要的作用，對(duì)于緩解我國(guó)的能源和環(huán)

22、境問(wèn)題大有裨益。1.4本章小結(jié) 開(kāi)關(guān)電源是電力電子發(fā)展的必然產(chǎn)物，順應(yīng)了時(shí)代的發(fā)展，它的出現(xiàn)已經(jīng)帶來(lái)了技術(shù)的革新。現(xiàn)在無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外都在發(fā)展開(kāi)關(guān)電源，所以其前景是美好的，開(kāi)關(guān)電源在一定程度上取代傳統(tǒng)電源已經(jīng)是必然的趨勢(shì)了。第二章 開(kāi)關(guān)電源的幾種結(jié)構(gòu) 2.1 boost電路 2.1.1boost電路圖圖 2-1 boost電路2.1.2 boost電路的工作原理 Boost電路（圖 2-1）即為升壓斬波電路，當(dāng)V1導(dǎo)通時(shí)，能量從輸入電源流入，并儲(chǔ)存于電感L1中，由于Q1導(dǎo)通期間正向飽和管壓降很小，故這時(shí)二極管D1反偏，負(fù)載由濾波電容C供給能量，將C1中儲(chǔ)存的電能（CV0*V0/2）釋放給負(fù)載

23、R。當(dāng)V1截止時(shí)，電感L1中電流不能突變，它所產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)阻止電流減小，感應(yīng)電勢(shì)的極性為下正上負(fù)，二極管D1導(dǎo)通，電感中儲(chǔ)存的能量（L1I*I/2）經(jīng)二極管D1，流入電容C1，并供給負(fù)載R。 在Q1導(dǎo)通的Ton期間，能量?jī)?chǔ)存于電感L1中，在Q1截止的Toff期間，電感L1釋放的能量補(bǔ)充在Ton期間給電容C1上損失的能量。Q1截止時(shí)，電感L1上電壓跳變的幅值時(shí)與占空比有關(guān)的，Ton愈大，L1中峰值電流大，儲(chǔ)存的磁能愈大。所以，如果在Ton期間吃內(nèi)存的能量要在Toff期間釋放出來(lái)，那么，L1上的脈沖必定比較高的。假定開(kāi)關(guān)管沒(méi)有損耗，并聯(lián)變換器電路在輸入電壓V1和輸入電流I1，能在較低的輸出電流I

24、0下，輸出較高的電壓V0。穩(wěn)壓電源達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，輸出電壓穩(wěn)定在所需的恒定值V0，只要適當(dāng)選擇電容C1，輸出紋波可做得足夠小，當(dāng)要求紋波為V0，直流輸出電流為I0是，由于在管子導(dǎo)通期間全部負(fù)載都由C1供電，因此選擇C1取決于下式：C1= 當(dāng)Q1導(dǎo)通時(shí)，忽略管子導(dǎo)通壓降，電感L1上的電壓為輸入電壓V1,并且電流按=速率線性上升，周期Ton期間V1導(dǎo)通時(shí)，L1中的電流增量為 I（+）=（）Ton。當(dāng)V1截止時(shí)，假定L1右端的電感反沖電壓等于輸出電壓V0，則L1上的電壓為V0-V1，L1中的電流以I（-）=（V0-V1）Toff/L1而在穩(wěn)態(tài)，Ton期間L1中電流的增量應(yīng)等于Toff期間電流的減量，I（

25、+）=I（-），故有 = (2-1) V0=V1 (2-2) =V1 =V1 =V1其中D=由上式可知，當(dāng)改變占空比D時(shí)，就能獲得所需的上升的電壓值。由于占空比D總是小于1，V0總是大于V1。 Boost電路能將電壓升高的原因是電感L1儲(chǔ)能之后具有使電壓泵升的作用，而電容C能將輸出電壓保持住。2.1.3 boost電路特點(diǎn) boost電路的電路相比較其他電路來(lái)的簡(jiǎn)單，所以成本比較低，另外boost電路的輸出電壓高于輸入電壓，能夠起到升壓作用。 boost電路的轉(zhuǎn)換效率比較低，所以電源電壓的利用率比較低，輸出的功率較小。由boost電路最為顯著的特點(diǎn)可以知道，boost電路只適用于升壓電路。2.

26、2 buck電路2.2.1 buck電路圖 圖 2-2 buck電路2.2.2 buck電路的工作原理 Buck電路（圖 2-2）即為降壓斬波電路。當(dāng)控制脈沖使Q1導(dǎo)通之后，C開(kāi)始充電，輸出電壓V0加到負(fù)載R兩端，在C充電過(guò)程中，電感L1內(nèi)的電流逐漸增加，儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量也逐漸增加。此時(shí)續(xù)流二極管D1因反向偏置而截止。經(jīng)過(guò)Ton時(shí)間以后，控制信號(hào)使Q1截止，L1中的電流減小，L1中儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量便通過(guò)續(xù)流二極管D1傳遞給負(fù)載。當(dāng)負(fù)載電壓低于電容C兩端的電壓時(shí)，C便向負(fù)載放電。經(jīng)過(guò)時(shí)間Toff后，控制脈沖又使Q1導(dǎo)通，上述過(guò)程重復(fù)發(fā)生。 當(dāng)控制信號(hào)使Q1導(dǎo)通時(shí)，電感L1中的電流從最小值I增加到最大

27、值I，當(dāng)控制信號(hào)使V 截止時(shí)，L1中的電流又從最大值I下降到I。建設(shè)Q1具有理想的開(kāi)關(guān)特性，其正向飽和管壓降可以忽略，所以可以列出以下的方程： V=V1-V0=L (2-3)由此可得出： i=dt (2-4) i=t+I (2-5)Q1導(dǎo)通狀態(tài)終止時(shí)，T=Ton時(shí)，L1中的電流達(dá)到最大值，得： I=Ton+I (2-6) 在Q1截止期間，L1中的電流經(jīng)續(xù)流二極管D1向負(fù)載釋放能量，假若忽略D1的正向壓降，則可得出下列方程： V0=-L (2-7)由此可得出： i=-dt (2-8) i=-t+I (2-9)Q1截止?fàn)顟B(tài)終止時(shí)，即T=Toff時(shí)，L1中的電流下降到最小值，得： I=-Toff+I

28、 (2-10)由上面的公式可得： V0=V1=V1=DV1 (2-11)式中 Ton是開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間，Toff是開(kāi)關(guān)截止時(shí)間；T時(shí)開(kāi)關(guān)管工作周期，D是占空比，D=Ton/T。 由上式可知，輸出電壓V0越開(kāi)關(guān)管的占空比D=Ton/T成正比，所以通過(guò)改變開(kāi)關(guān)管的占空比可以控制輸出平均電壓的大小。由于占空比D=Ton/T總是小于1，所以V0總是小于V1，所以這樣的電路稱為降壓斬波電路，即buck變換器。2.2.3 buck電路的特點(diǎn) Buck電路只能實(shí)現(xiàn)降壓，所以在任何時(shí)候，輸出電壓只能比輸入電壓低。由于電路中沒(méi)有變壓器，所以輸入和輸出之間沒(méi)有隔離。Buck電路的輸出只有一路，不能用于多路輸出，除非加

29、個(gè)第二級(jí)的電壓調(diào)節(jié)器，雖然buck電路即可以工作于電流連續(xù)狀態(tài)，又可以工作于電流總是斷續(xù)的。 Buck變換器開(kāi)關(guān)的門極驅(qū)動(dòng)很麻煩，但是buck電路簡(jiǎn)單，所以成本比較低，而且buck變換器能把一個(gè)正的輸入變換成一個(gè)負(fù)的輸出。2.3 正激電路2.3.1 正激電路圖圖 2-3 正激電路2.3.2 正激電路的工作原理 當(dāng)開(kāi)關(guān)管VF導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓V1全部加到變換器一次繞組W1'兩端，去磁繞組W1''上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓使二極管VD1導(dǎo)通，并將輸入電流的能量傳送給電感L0和電容C以及負(fù)載R。于此同時(shí)，在變壓器T中建立起磁化電流，當(dāng)VF截止時(shí)，VD2也截止，電感L0上的電壓極性反轉(zhuǎn)，并

30、通過(guò)續(xù)流二極管VD3繼續(xù)向負(fù)載R供電，變壓器中的磁化電流則通過(guò)W1''、VD1向輸入電源釋放而去磁。W1''具有鉗位作用，其上的電壓等于輸入電壓V1，在VF再次導(dǎo)通之前，T中的去磁電流必須釋放到零，即T中的磁通必須復(fù)位，否則變壓器T將發(fā)生飽和，從而導(dǎo)致VT損壞。通常W1'=W1''，采用雙線并繞耦合方式。VT的導(dǎo)通時(shí)間應(yīng)小于截止時(shí)間，即占空比小于0.5，否則T將飽和。 如下圖2-4所示可得： =nV0/V1 (2-12) VD2、VD3、L中的電流最大值為： i=I0+(-V0) (2-13) VF中的電流最大值為（Lw為變壓器一次側(cè)電感

31、量） i1'=+=+(-V0)+ (2-14) VF上的最大電壓：V=2V1 圖 2-4 正激變換器的波形圖 VD1上的最大反向電壓：V=2V1 VD2和VD3上最大電壓：V=V=V1/n V0和V1關(guān)系： V0=V1-V-V (2-15) 2.3.3 正激電路的特點(diǎn) 正激電路導(dǎo)通時(shí)輸入饋電給負(fù)載，截止時(shí)L供電給負(fù)載，當(dāng)單管正激時(shí)，開(kāi)關(guān)管的最大電壓為2V1，變壓器的利用率不高（僅適用磁滯回線第一象限），制作上要加反饋繞組。 正激電路一般采用電壓疊加的雙正激開(kāi)關(guān)電路。 當(dāng)采用雙正激時(shí)，功率增大了一倍，輸出頻率增加一倍，紋波及動(dòng)態(tài)響應(yīng)得到改善，開(kāi)關(guān)管耐壓值減半，而且取消了反饋繞組，自身的幾

32、個(gè)穩(wěn)壓管構(gòu)成反饋路徑，降低了變壓器的制作工藝要求。因此雙正激電路廣泛應(yīng)用于大功率變換電路中，被認(rèn)為是目前可靠性較高，制作不復(fù)雜的主要電路之一。 2.4 反激電路 2.4.1 反激電路圖圖 2-5 反激電路 2.4.2 反激電路的工作原理 上圖2-5的工作過(guò)程是，接通V1后，通過(guò)啟動(dòng)電路R1、R2、C1、VD3在VT基極中流過(guò)小電流，一次繞組W1啟動(dòng)，在反饋繞組W1'上產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電壓；此電壓使VT基極電流增大，導(dǎo)致其集電極電流隨之增大，形成正反饋過(guò)程，使VT很快飽和。吃食W2兩端電壓使VD2反偏，隨著VT集電極電流增大，R3上的壓降增加，VT的基極電位由于電路中加了穩(wěn)壓二極管VD3而保

33、持不變，故VT基極電流不斷減小，VT開(kāi)始退出飽和區(qū),并向截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換。VT的基極電流減小引起集電極電流減小，W1、W1'及VD1上的極性均發(fā)生翻轉(zhuǎn)，VT的基極電流進(jìn)一步減小，其集電極電流也隨之減小，形成正反饋過(guò)程，VT很快截止。在VT截止期間，由于W2極性翻轉(zhuǎn)式VD2導(dǎo)通，T在VT導(dǎo)通期間所存儲(chǔ)的磁能轉(zhuǎn)成電能而釋放，供給負(fù)載。當(dāng)磁能全部釋放完畢，W1'上壓降為零時(shí)，啟動(dòng)電路重新開(kāi)始工作，周而復(fù)始，形成自激震蕩。 由圖反激波形圖可得： Vcemax=Vimax+nVomax (2-16)二極管VD2上的最大反壓為： V=+Vcemax (2-17) 圖 2-6 反激波形圖 周期T

34、越輸入電壓及輸出電壓的關(guān)系式為： T=Ton+Toff=2P0Lw（+） (2-18) 從上式可知，當(dāng)V1、V0一定時(shí)，f與P0成反比；當(dāng)P、V0一定時(shí)，f與V1成反比，屬于脈沖寬度與頻率混合調(diào)制，也是自激行反激式電路的主要特性。 變壓器一次電流與輸入電壓、輸出電壓之間的關(guān)系式為： i=2P0（+） (2-19)從上式可知，當(dāng)P0、V0一帶那個(gè)是，V1增大，i減?。划?dāng)V1、V0一定時(shí)，i與P0(即I0)成正比，在V1=V1，以及P0=P時(shí)，i值最大。 輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系： V0=TonV1 (2-20)2.4.3 反激電路的特點(diǎn) 在VT導(dǎo)通期間，VD2反偏；在VT截止時(shí)，VD2正偏，

35、供給負(fù)載功率；VT集電極承受的最大電壓值Vcemax=Vimax+nVomax；另外電路的利用率不高，一般用在小功率輸出場(chǎng)合。2.5本章小結(jié) 開(kāi)關(guān)電源有多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，常用的是上面所提到的幾種，每一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都要自己的優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)，所以只有仔細(xì)分析各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，才能決定自己的設(shè)計(jì)選擇哪種才是最優(yōu)設(shè)計(jì)。第三章 開(kāi)關(guān)電源中的芯片介紹 3.1 TOP250 3.1.1 TOP250的管腳圖及其作用圖 3-1 TOP250的管腳圖 漏極 (D) 引腳：高壓功率MOSFET的漏極輸出。通過(guò)內(nèi)部的開(kāi)關(guān)高壓電流源提供啟動(dòng)偏置電流。漏極電流的內(nèi)部流限檢測(cè)點(diǎn)。 控制 (C) 引腳：誤差放大器及反饋電流的輸入腳，用于

36、占空比控制。與內(nèi)部并聯(lián)調(diào)整器相連接，提供正常工作時(shí)的內(nèi)部偏置電流。也用作電源旁路和自動(dòng)重啟動(dòng)補(bǔ)償電容的連接點(diǎn)。 線電壓檢測(cè) (L) 引腳：(僅限Y、R或F封裝)過(guò)壓(OV)、欠壓(UV)、降低DCMAX的線電壓前饋、遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)和同步的輸入引腳。連接至源極引腳則禁用此引腳的所有功能。 外部流限 (X) 引腳：(僅限Y、R或F封裝)外部流限調(diào)節(jié)、遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)控制和同步的輸入引腳。連接至源極引腳則禁用此引腳的所有功能。 多功能 (M) 引腳：(僅限P或G封裝)此引腳集Y封裝的線電壓檢測(cè)(L)及外部流限(X)引腳功能于一體。是過(guò)壓(OV)、欠壓(UV)、降低DCMAX的線電壓前饋、遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)和同步的輸入引腳。

37、連接至源極引腳則禁用此引腳的所有功能并使 TOP250以簡(jiǎn)單的三端模式工作。 頻率 (F) 引腳：(僅限Y、R或F封裝)選擇開(kāi)關(guān)頻率的輸入引腳：如果連接到源極引腳則開(kāi)關(guān)頻率為132 kHz，連接到控制引腳則開(kāi)關(guān)頻率為66 kHz。P和G封裝只能以132 kHz開(kāi)關(guān)頻率工作。 源極 (S) 引腳：這個(gè)引腳是功率MOSFET的源極連接點(diǎn)，用于高壓功率的回路。它也是初級(jí)控制電路的公共點(diǎn)及參考點(diǎn)。3.1.2 TOP250的特色 輸出功率更大以適應(yīng)更高功率的應(yīng)用，使用P/G封裝時(shí)輸出功率在34 W以下都無(wú)需散熱器，而且節(jié)約外圍元件成本，采用完全集成的緩啟動(dòng)電路降低了器件的應(yīng)力及輸出電壓過(guò)沖，外部電路實(shí)現(xiàn)

38、精確的流限編程，而且更寬的占空比實(shí)現(xiàn)更高的輸出功率，同時(shí)可以使用更小尺寸的輸入濾波電容，在Y/R/F封裝具有獨(dú)立的輸入線電壓檢測(cè)及流限編程引腳，輸入欠壓(UV)檢測(cè)可以防止關(guān)機(jī)時(shí)輸出的不良波動(dòng)，輸入過(guò)壓(OV)關(guān)斷電路提高了對(duì)輸入浪涌的耐受力，具有最大占空比(DCMAX)降低特點(diǎn)的線電壓前饋抑制了，工頻紋波并在高輸入電壓時(shí)限制了最大占空比，頻率調(diào)制降低EMI及EMI濾波器成本，在零負(fù)載時(shí)實(shí)現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)壓而無(wú)需假負(fù)載，132 kHz頻率調(diào)制降低變壓器及電源的尺寸，Y/R/F封裝在視頻應(yīng)用時(shí)可以選擇半頻工作遲滯熱關(guān)斷提供自動(dòng)故障恢復(fù)功能，熱遲滯值較大，防止電路板過(guò)熱。 遙控關(guān)機(jī)模式下極低的功率消

39、耗（在110 VAC時(shí)消耗80 mW；在230 VAC時(shí)消耗160 mW），頻率隨負(fù)載減輕而降低，提高待機(jī)效率，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)輸入端口實(shí)現(xiàn)關(guān)機(jī)喚醒功能。 TOP250采用反激式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以高性價(jià)比將高壓MOSFET、PWM控制器、故障自動(dòng)保護(hù)功能及其它控制電路集成到一個(gè)硅片上。TOP250還集成了多項(xiàng)新功能，可以降低系統(tǒng)成本，提高了設(shè)計(jì)靈活性及效率。除標(biāo)準(zhǔn)的漏極、源極和控制極外，不同封裝的TOP250還另有1至3個(gè)引腳，這些引腳根據(jù)不同封裝形式，可以實(shí)現(xiàn)如下功能：線電壓檢測(cè)（過(guò)壓欠壓，電壓前饋降低DCMAX)、外部精確設(shè)定流限、遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)控制、與外部較低頻率的信號(hào)同步及頻率選擇(132 kHz/66

40、 kHz)。所有封裝形式的器件均具備如下相同特性：軟啟動(dòng)、132 kHz開(kāi)關(guān)頻率（輕載時(shí)自動(dòng)降低)、可降低EMI的頻率調(diào)制、更寬的DCMAX、遲滯熱關(guān)斷及更大的爬電距離封裝。另外，所有重要參數(shù)（例如流限、頻率、PWM增益等）的溫度容差及絕對(duì)容差更小、設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)化，系統(tǒng)成本更低。3.1.3 TOP250的典型外接電路 圖 3-2 TOP250典型的外接電路 由圖3-2可見(jiàn)，TOP250構(gòu)成的開(kāi)關(guān)電源采用的是反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。TOP250是一款集成式開(kāi)關(guān)電源芯片，能將控制引腳輸入電流轉(zhuǎn)化為高壓功率MOSFET開(kāi)關(guān)輸出的占空比。在正常工作情況下，功率MOSFET的占空比隨控制引腳電流的增加而線性減少，如

41、下圖3-3所示：圖 3-3 占空比和頻率與控制引腳電流的關(guān)系 TOP250具有高壓?jiǎn)?dòng)、逐周期電流限制、環(huán)路補(bǔ)償電路、自動(dòng)重啟動(dòng)、熱關(guān)斷等特性，還綜合了多項(xiàng)能降低系統(tǒng)成本、提高電源性能和設(shè)計(jì)靈活性的附加功能。此外，TOP250采用了專利高壓CMOS技術(shù)，能以高性價(jià)比將高壓功率MOSFET和所有低壓控制電路集成到一片集成電路中。 TOP250增加了頻率、線電壓檢測(cè)和外部電流限制（僅限Y、R或F封裝）引腳或一個(gè)多功能引腳（P或G封裝），以實(shí)現(xiàn)一些新的功能。將如上引腳與源極引腳連接時(shí)，TOP250的三端模式工作，在此種模式下，TOP250仍能實(shí)現(xiàn)如下多項(xiàng)功能而無(wú)需其他外圍元件：1. 完全集成的10

42、ms軟啟動(dòng)，限制啟動(dòng)時(shí)的峰值電流和電壓，顯著降低或消除大多數(shù)應(yīng)用中的輸出過(guò)沖。2. DCMAX可達(dá)78%，允許使用更小的輸入存儲(chǔ)電容，所需輸入電壓更低或具備更大輸出功率能力。3. 輕載時(shí)頻率降低，降低開(kāi)關(guān)損耗，保持多路輸出電源中良好的交叉穩(wěn)壓精度。4. 采用較高的132 kHz開(kāi)關(guān)頻率，可減少變壓器尺寸，并對(duì)EMI沒(méi)有顯著影響。5. 頻率調(diào)制功能可降低EMI。6. 遲滯過(guò)熱關(guān)斷功能確保器件在發(fā)生熱故障時(shí)自動(dòng)恢復(fù)。滯后時(shí)間較長(zhǎng)可防止電路板過(guò)熱。7. 采用缺省引腳及引線的封裝，可提供更大的漏極爬電距離。8. 絕對(duì)容差更小，降低溫度變化對(duì)開(kāi)關(guān)頻率、電流限制及PWM增益的影響。 線電壓檢測(cè)(L)引腳通

43、常用于線電壓檢測(cè)，通過(guò)一個(gè)電阻與經(jīng)整流的高壓直流總線連接，能設(shè)定過(guò)壓(OV)欠壓(UV)和降低DCMAX的線電壓前饋。在此模式之下，電阻值確定OV/UV的閾值，且DCMAX從電路電壓超過(guò)欠壓閾值時(shí)開(kāi)始線性減少。如下圖3-4所見(jiàn)：圖 3-4 X和L引腳和M引腳的特性曲線（uA） 此引腳還可用于遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)控制及同步輸入。外部流限(X)引腳通常通過(guò)一個(gè)電阻與源極連接，從外部將流限降低到接近工作峰值的電流。此引腳也可用作兩種模式下的遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)控制和同步輸入。 在P和G封裝中，多功能引腳組合了線電壓檢測(cè)及外部流限引腳功能，但其中某些功能不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)。在Y、R和F封裝中，頻率引腳與源極相連時(shí)開(kāi)關(guān)頻率設(shè)置為13

44、2 kHz的缺省值。而與控制引腳連接時(shí)，頻率減半。此引腳最好不要懸空。4.2 pc817 4.2.1 pc817的管腳圖和封裝圖 圖 3-5 pc817的管教圖(1) 圖 3-6 pc817的管腳圖（2） 4.2.2 pc817 的特點(diǎn)和應(yīng)用 特點(diǎn)：電流傳輸比CRT/If=5mA,Vce=5時(shí)最小值為50% 輸入和輸出之間的隔絕電壓高Viso=5.9KV 應(yīng)用：1 做計(jì)算機(jī)的終端使用2 在測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量設(shè)備中使用3 應(yīng)用于寄存器、復(fù)印件、自動(dòng)提款機(jī)等4 應(yīng)用于家用電器，例如：電風(fēng)扇等5 應(yīng)用于不同電路和阻抗之間信號(hào)的傳輸4.2.3 pc817 最大絕對(duì)值和觀點(diǎn)特性 （Ta=25°C）

45、參數(shù)符號(hào)額定值單位輸入正向電流1F50mA正向峰值電流1FM1A反向電壓Vr6V功耗P70mW輸出集電極發(fā)射極電壓Vceo35V發(fā)射極集電極電壓Veco6V集電極電流IC50mA集電極功耗Pc150mW總功耗Ptot200mW隔離電壓Viso5000Vrms工作溫度Topr-30to+100°C存儲(chǔ)溫度Tstg-55to+125°C焊接溫度Tsol260°C表 3-1 最大絕對(duì)值參數(shù)符號(hào)條件最小值額定值最大值單位輸入正向電壓VfIf=20mA-1.21.4V正向峰值電流VfmIfm=0.5A-3.0V反向電流IrVr=4V-10uA終端電容CtV=0,f=1KHZ

46、-30250pF輸出集電極暗電流IceoVce=20V-10(-7)A轉(zhuǎn)換特點(diǎn)電流傳輸比CTRIf=5mA,Vce=5V50-600%集電極發(fā)射極飽和電壓VceIf=20mA,Ic=1mA-0.10.2V隔絕電阻RisoDC500V,40to60%RH50*10101011-浮置電容CfV=0,f=1MHZ-0.61.0pF截止頻率fcVce=5V,Ic=2mA,Rl=100,3dB-80-KHZ響應(yīng)時(shí)間上升時(shí)間trVce=2V,Ic=2mA,Rl=100-418uS下降時(shí)間tf-318uS表 3-2 光耦pc817的光電特性 3.3肖特基二極管 3.3.1 肖特基二極管的外觀及結(jié)構(gòu) 圖 3-

47、7 肖特基二極管的外觀 肖特基勢(shì)壘二極管SBD（SchottkyBarrierDiode，簡(jiǎn)稱肖特基二極管）是近年來(lái)間世的低功耗、大電流、超高速半導(dǎo)體器件。其反向恢復(fù)時(shí)間極短（可以小到幾納秒），正向?qū)▔航祪H0.4V左右，而整流電流卻可達(dá)到幾千安培。這些優(yōu)良特性是快恢復(fù)二極管所無(wú)法比擬的。中、小功率肖特基整流二極管大多采用封裝形式。 肖特基二極管在結(jié)構(gòu)原理上與PN結(jié)二極管有很大區(qū)別，它的內(nèi)部是由陽(yáng)極金屬（用鉬或鋁等材料制成的阻擋層）、二氧化硅（SiO2）電場(chǎng)消除材料、N-外延層（砷材料）、N型硅基片、N+陰極層及陰極金屬等構(gòu)成。在N型基片和陽(yáng)極金屬之間形成肖特基勢(shì)壘。當(dāng)在肖特基勢(shì)壘兩端加上正向

48、偏壓（陽(yáng)極金屬接電源正極，N型基片接電源負(fù)極）時(shí)，肖特基勢(shì)壘層變窄，其內(nèi)阻變小；反之，若在肖特基勢(shì)壘兩端加上反向偏壓時(shí)，肖特基勢(shì)壘層則變寬，其內(nèi)阻變大。肖特基二極管分為有引線和表面安裝（貼片式）兩種封裝形式。 采用有引線式封裝的肖特基二極管通常作為高頻大電流整流二極管、續(xù)流二極管或保護(hù)二極管使用。它有單管式和對(duì)管（雙二極管）式兩種封裝形式，我選用的是如圖3-7所示。 3.3.2 肖特基二極管的工作原理 肖特基二極管是貴金屬（金、銀、鋁、鉑等）A為正極，以N型半導(dǎo)體B為負(fù)極，利用二者接觸面上形成的勢(shì)壘具有整流特性而制成的多屬-半導(dǎo)體器件。因?yàn)镹型半導(dǎo)體中存在著大量的電子，貴金屬中僅有極少量的自由

49、電子，所以電子便從濃度高的B中向濃度低的A中擴(kuò)散。顯然，金屬A中沒(méi)有空穴，也就不存在空穴自A向B的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。隨著電子不斷從B擴(kuò)散到A，B表面電子濃度表面逐漸降輕工業(yè)部，表面電中性被破壞，于是就形成勢(shì)壘，其電場(chǎng)方向?yàn)锽A。但在該電場(chǎng)作用之下，A中的電子也會(huì)產(chǎn)生從AB的漂移運(yùn)動(dòng)，從而消弱了由于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)而形成的電場(chǎng)。當(dāng)建立起一定寬度的空間電荷區(qū)后，電場(chǎng)引起的電子漂移運(yùn)動(dòng)和濃度不同引起的電子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)達(dá)到相對(duì)的平衡，便形成了肖特基勢(shì)壘。 典型的肖特基整流管的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)是以N型半導(dǎo)體為基片，在上面形成用砷作摻雜劑的N-外延層。陽(yáng)極（阻檔層）金屬材料是鉬。二氧化硅（SiO2）用來(lái)消除邊緣區(qū)域的電場(chǎng)，提高管

50、子的耐壓值。N型基片具有很小的通態(tài)電阻，其摻雜濃度較H-層要高100%倍。在基片下邊形成N+陰極層，其作用是減小陰極的接觸電阻。通過(guò)調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)，可在基片與陽(yáng)極金屬之間形成合適的肖特基勢(shì)壘，當(dāng)加上正偏壓E時(shí)，金屬A和N型基片B分別接電源的正、負(fù)極，此時(shí)勢(shì)壘寬度Wo變窄。加負(fù)偏壓-E時(shí)，勢(shì)壘寬度就增加。 綜上所述，肖特基整流管的結(jié)構(gòu)原理與PN結(jié)整流管有很大的區(qū)別通常將PN結(jié)整流管稱作結(jié)整流管，而把金屬-半導(dǎo)管整流管叫作肖特基整流管，近年來(lái)，采用硅平面工藝制造的鋁硅肖特基二極管也已問(wèn)世，這不僅可節(jié)省貴金屬，大幅度降低成本，還改善了參數(shù)的一致性。 肖特基整流管僅用一種載流子（電子）輸送電荷，在勢(shì)壘外

51、側(cè)無(wú)過(guò)剩少數(shù)載流子的積累，因此，不存在電荷儲(chǔ)存問(wèn)題（Qrr0），使開(kāi)關(guān)特性獲得時(shí)顯改善。其反向恢復(fù)時(shí)間已能縮短到10ns以內(nèi)。但它的反向耐壓值較低，一般不超過(guò)去時(shí)100V。因此適宜在低壓、大電流情況下工作。利用其低壓降這特點(diǎn)，能提高低壓、大電流整流（或續(xù)流）電路的效率。3.3.3 肖特基二極管的檢測(cè) 肖特基（Schottky）二極管也稱肖特基勢(shì)壘二極管（簡(jiǎn)稱SBD），它是一種低功耗、超高速半導(dǎo)體器件，廣泛應(yīng)用于開(kāi)關(guān)電源、變頻器、驅(qū)動(dòng)器等電路，作高頻、低壓、大電流整流二極管、續(xù)流二極管、保護(hù)二極管使用，或在微波通信等電路中作整流二極管、小信號(hào)檢波二極管使用。 1性能比較：肖特基二極管現(xiàn)超快恢復(fù)二

52、極管、快恢復(fù)二極管、硅高頻整流二極管、硅高速開(kāi)關(guān)二極管的性能比較。由表可見(jiàn)，硅高速開(kāi)關(guān)二極管的trr雖極低，但平均整流電流很小，不能作大電流整流用。 2檢測(cè)方法 下面通過(guò)一個(gè)實(shí)例來(lái)介紹檢測(cè)肖特基二極管的方法。 檢測(cè)內(nèi)容包括：識(shí)別電極；檢查管子的單向?qū)щ娦?；測(cè)正向?qū)航礦F；測(cè)量反向擊穿電壓VBR。 被測(cè)管為B82-004型肖特基管，共有三個(gè)管腳，外形如圖4所示，將管腳按照從左至右順序編上序號(hào)、。選擇500型萬(wàn)用表的R×1檔進(jìn)行測(cè)量。 測(cè)試結(jié)論：第一，根據(jù)與、與間均可測(cè)出正向電阻，判定被測(cè)管為共陰對(duì)管，、腳為兩個(gè)陽(yáng)極，腳為公共陰極；第二，因與、與之間的正向電阻只幾歐姆，而反向電阻為無(wú)窮大，故具有單向?qū)щ娦?；第三，?nèi)部?jī)芍恍ぬ鼗O管的正向?qū)▔航捣謩e為0.315V、0.33V，均低于手冊(cè)中給定的最大允許值VFM(0.55V)。 另外使用ZC25-3型兆歐表和500型萬(wàn)用表的250VDC