開關(guān)電源原理及其應(yīng)用

開關(guān)電源原理及其應(yīng)用:第一部分：功率電子器件
第一節(jié)：功率電子器件及其應(yīng)用要求
功率電子器件大量被應(yīng)用于電源、伺服驅(qū)動、變頻器、電機保護器等功率電子設(shè)備。這些設(shè)備都是自動化系統(tǒng)中必不可少的，因此，我們了解它們是必要的。
近年來，隨著應(yīng)用日益高速發(fā)展的需求，推動了功率電子器件的制造工藝的研究和發(fā)展，功率電子器件有了飛躍性的進步。器件的類型朝多元化發(fā)展，性能也越來越改善。大致來講，功率器件的發(fā)展，體現(xiàn)在如下方面：
1．?器件能夠快速恢復(fù)，以滿足越來越高的速度需要。以開關(guān)電源為例，采用雙極型晶體管時，速度可以到幾十千赫；使用MOSFET和IGBT，可以到幾百千赫；而采用了諧振技術(shù)的開關(guān)電源，則可以達(dá)到兆赫以上。
2．?通態(tài)壓降（正向壓降）降低。這可以減少器件損耗，有利于提高速度，減小器件體積。
3．?電流控制能力增大。電流能力的增大和速度的提高是一對矛盾，目前最大電流控制能力，特別是在電力設(shè)備方面，還沒有器件能完全替代可控硅。
4．?額定電壓：耐壓高。耐壓和電流都是體現(xiàn)驅(qū)動能力的重要參數(shù)，特別對電力系統(tǒng)，這顯得非常重要。
5．?溫度與功耗。這是一個綜合性的參數(shù)，它制約了電流能力、開關(guān)速度等能力的提高。目前有兩個方向解決這個問題，一是繼續(xù)提高功率器件的品質(zhì)，二是改進控制技術(shù)來降低器件功耗，比如諧振式開關(guān)電源。
總體來講，從耐壓、電流能力看，可控硅目前仍然是最高的，在某些特定場合，仍然要使用大電流、高耐壓的可控硅。但一般的工業(yè)自動化場合，功率電子器件已越來越多地使用MOSFET和IGBT，特別是IGBT獲得了更多的使用，開始全面取代可控硅來做為新型的功率控制器件。
第二節(jié)：功率電子器件概覽
一．?整流二極管：
二極管是功率電子系統(tǒng)中不可或缺的器件，用于整流、續(xù)流等。目前比較多地使用如下三種選擇：
1．?高效快速恢復(fù)二極管。壓降0.8-1.2V，適合小功率，12V左右電源。
2．?高效超快速二極管。0.8-1.2V，適合小功率，12V左右電源。
3．?肖特基勢壘整流二極管SBD。0.4V，適合5V等低壓電源。缺點是其電阻和耐壓的平方成正比，所以耐壓低（200V以下），反向漏電流較大，易熱擊穿。但速度比較快，通態(tài)壓降低。
目前SBD的研究前沿，已經(jīng)超過1萬伏。
二．大功率晶體管GTR
??? 分為：
單管形式。電流系數(shù)：10-30。