小小的電源開關(guān)可如何拯救世界(08-100)
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開關(guān)模式拓?fù)湟咽褂昧撕荛L(zhǎng)一段時(shí)間，但電源開關(guān)中仍然有大部分能量流失，改進(jìn)這些設(shè)計(jì)的主要潛能在于改進(jìn)電源開關(guān)。有趣的是，在過去幾十年間，電源開關(guān)的特性逐步提升，轉(zhuǎn)換電路的選擇也在不斷發(fā)展和改變。今天，反激變換器開始用于150W及以上領(lǐng)域，過去至400W的功率范圍是由全橋轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)的，現(xiàn)在采用半橋轉(zhuǎn)換器就可以解決。此外還有控制電路和無源元件的進(jìn)步，新的控制方案和更嚴(yán)格的公差讓諧振拓?fù)涞靡詮V泛運(yùn)用，能提高效率，并進(jìn)一步降低電磁輻射。
本文引用地址：http://www.czjhyjcfj.com/article/91747.htm開關(guān)模式拓?fù)涞墓ぷ髟?/strong>
右圖展示了開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器的基本概念。其中，開關(guān)周期性地導(dǎo)通和關(guān)斷 (如在60或100kHz)，產(chǎn)生的平方波被轉(zhuǎn)換為較低電壓。由于開關(guān) (理想上) 是完全導(dǎo)通或關(guān)斷，故開關(guān)產(chǎn)生的損耗 (導(dǎo)通損耗、開關(guān)損耗和柵極驅(qū)動(dòng)損耗) 很小。在這一過程中，理想上電感是不會(huì)產(chǎn)生損耗的，但實(shí)際上仍存在很小的損耗 (線圈磁芯和阻抗)。二極管是所謂的續(xù)流二極管，允許電感上有持續(xù)電流流過。
如該圖所示，矩形波形下方的面積對(duì)應(yīng)著輸出波形的相同面積，但在后者中所有矩形波都連接在一起而產(chǎn)生一個(gè)平滑的輸出電壓。在這種拓?fù)涞那耙淮Y(jié)構(gòu)即所謂的線性穩(wěn)壓器中，開關(guān)的功能是由可變電阻所實(shí)現(xiàn)的，而且沒有電感。電阻值必需隨線路和負(fù)載的變化而變化，一般有一個(gè)有源控制電路根據(jù)輸出電壓對(duì)之進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。損耗與I?R成正比，隨電流與輸入/輸出電壓的差值增加而增加，并且增加速度非常快。
過去20年中，器件領(lǐng)域取得了巨大的進(jìn)展。雙極型晶體管已為MOSFET所取代，后者的RDSON和穩(wěn)定性更好，更有雙極型晶體管和MOS相結(jié)合構(gòu)成的器件，即所謂的IGBT。
圖2 垂直平面型MOSFET的橫截面—原理示意圖，橫截面圖
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