三端稳压管原理 三端稳压管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。稳压管在反向击穿时，在一定的电流范围内（或者说在一定功率损耗范围内），端电压几乎不变，表现出稳压特性，因而广泛应用于稳压电源与限幅电路之中。 三端稳压管分类 三端稳压管，主要有两种，一种输出电压是固定的，称为固定输出三端稳压管，另一种输出电压是可调的，称为可调输出三端稳压管。 三端稳压管作用 三端稳压块的作用是将电压进行降压处理，并稳定为某一固定的值后输出。例如，三端稳压块7805可将小于35V的电压降成稳定的5V输出电压。它比只使用一只稳压二极管进行稳压的电路要好得多，成本也不是很高，所以应用还是很广泛的。常见的三端稳压块可分为正电压稳压块和负电压稳压块两种，正电压的有78系列、负电压的有79系列，两个系列是不能互换使用的，所以在选用时不要弄混。 三端稳压管原理 当输入电压降低或负载电阻减小而使输出端电压有所下降时，其取样电压相应减小，基极电位下降。但因发射极电位既稳压管的稳定保持不变，所以发射极电压减小，导致集电极电流减小而集电极电位升高。由于放大管的集电极与调整管的基极接在一起，故基极电位升高，导致集电极电流增大而管压降减小。因为放大管串联，所以，输出电压基本不变。在串联型稳压电源电路的工作过程中，要求调整管始终处在放大状态。通过调整管的电流等于负载电流，因此必须选用适当的大功率管作调整管，并按规定安装散热装置。为了防止短路或长期过载烧坏调整管，在直流稳压器中一般还设有短路保护和过载保护等电路。

基本拓扑电路上一般没有吸收缓冲电路，实际电路上一般有吸收缓冲电路，吸收与缓冲是工程需要，不是拓扑需要。缓冲电路是控制开关器件快速上升和下降引起的瞬态尖峰的重要办法。它们通常主要是由一些无源器件组成的网络，用来控制电路中无功元件产生的振荡。合理的缓冲电路，可以提高电路的可靠性和效率，降低EMI，并实现更高的工作频率。缓冲器的基本目的是吸收由寄生成分引起的无功能量，并且将能量消耗掉或者将引导至能够回收的地方。而来自磁性器件和长PCB走线或环路中的电感，以及半导体结电容和布线耦合，这些是无功能量的常见来源。无论如何由于根本原因通常是寄生参数的影响，所以最重要的原则是尽量减少这些寄生参数。至于怎么样才能做到这一点，将在后面的章节中更详细地讨论。但在这里，我们是假设在PCB布局已经很好地完成了接下来谈论如何设计缓冲器大多数缓冲器都是针对特定的问题去设计的但是还是做一些分类可以帮助理解。第一个分类标准是将它们分成无源（只是电阻、电容、电感和二极管的组合）和有源（使用开关管）缓冲吸收电路，但另一个分类标准是看缓冲器是属于能量耗散还是非耗散类型，第三个分类标准是控制电压还是电流。任何时候感性元件遇到容性元件，如果还存在快速变化的电流或电压，其结果可能就是产生振荡。 吸收与缓冲的功效： 防止器件损坏，吸收防止电压击穿，缓冲防止电流击穿 使功率器件远离危险工作区，从而提高可靠性 降低（开关）器件损耗，或者实现某种程度的关软开 降低di/dt和dv/dt，降低振铃，改善EMI品质 提高效率（提高效率是可能的，但弄不好也可能降低效率） 也就是说，防止器件损坏只是吸收与缓冲的功效之一，其他功效也是很有价值的。 吸收：吸收是对电压尖峰而言。 电压尖峰的成因： 电压尖峰是电感续流引起的。 引起电压尖峰的电感可能是：变压器漏感、线路分布电感、器件等效模型中的感性成分等。 引起电压尖峰的电流可能是：拓扑电流、二极管反向恢复电流、不恰当的谐振电流等。 减少电压尖峰的主要措施是： 减少可能引起电压尖峰的电感，比如漏感、布线电感等 减少可能引起电压尖峰的电流，比如二极管反向恢复电流等 如果可能的话，将上述电感能量转移到别处。 采取上述措施后电压尖峰仍然不能接受，最后才考虑吸收。吸收是不得已的技术措施 拓扑吸 将开关管Q1、拓扑续流二极管D1和一个无损的拓扑电容C2组成一个在布线上尽可能简短的吸收回路。 拓扑吸收的特点： 同时将Q1、D1的电压尖峰、振铃减少到最低程度。 拓扑吸收是无损吸收，效率较高。 吸收电容C2可以在大范围内取值。 拓扑吸收是硬开关，因为拓扑是硬开关。 体二极管反向恢复吸收开关器件的体二极管的反向恢复特性，在关断电压的上升沿发挥作用，有降低电压尖峰的吸收效应。 RC吸收 RC吸收的本质是阻尼吸收。 有人认为R 是限流作用，C是吸收。实际情况刚好相反。 电阻R 的最重要作用是产生阻尼，吸收电压尖峰的谐振能量，是功率器件。 电容C的作用也并不是电压吸收，而是为R阻尼提供能量通道。 RC吸收并联于谐振回路上，C提供谐振能量通道，C 的大小决定吸收程度，最终目的是使R形成功率吸收。 对应一个特定的吸收环境和一个特定大小的电容C，有一个最合适大小的电阻R，形成最大的阻尼、获得最低的电压尖峰。 RC吸收是无方向吸收，因此RC吸收既可以用于单向电路的吸收，也可用于双向或者对称电路的吸收。 RC吸收设计 RC吸收的设计方法的难点在于：吸收与太多因素有关，比如漏感、绕组结构、分布电感电容、器件等效电感电容、电流、电压、功率等级、di/dt、dv/dt、频率、二极管反向恢复特性等等。而且其中某些因素是很难获得准确的设计参数的。 比如对二极管反压的吸收，即使其他情况完全相同，使用不同的二极管型号需要的RC吸收参数就可能有很大差距。很难推导出一个通用的计算公式出来。 R 的损耗功率可大致按下式估算：Ps = FCU2其中U为吸收回路拓扑反射电压。 工程上一般应该在通过计算或者仿真获得初步参数后，还必须根据实际布线在板调试，才能获得最终设计参数。 RCD吸收 特点： RCD吸收不是阻尼吸收，而是靠非线性开关D 直接破坏形成电压尖峰的谐振条件，把电压尖峰控制在任何需要的水平。 C 的大小决定吸收效果（电压尖峰），同时决定了吸收功率（即R的热功率）。 R 的作用只是把吸收能量以热的形式消耗掉。其电阻的最小值应该满足开关管的电流限制，最大值应该满足PWM逆程RC放电周期需要，在此范围内取值对吸收效果影响甚微。 RCD吸收会在被保护的开关器件上实现某种程度的软关断，这是因为关断瞬间开关器件上的电压即吸收电容C上的电压等于0，关断动作会在C 上形成一个充电过程，延缓电压恢复，降低dv/dt，实现软关断。 […]

二极管是大家在工作中经常会用到的器件，但是为什么二极管只能串联？今天我们来一探究竟~ 串联 在串联时，需要注意静态截止电压和动态截止电压的对称分布。 ‍‍‍‍‍‍‍‍‍在静态时，由于串联各元件的截止漏电流具有不同的制造偏差，导致具有最小漏电流的元件承受了最大的电压，甚至达到擎住状态。 但只要元件具有足够的擎住稳定性，则无必要在线路中采用均压电阻。只有当截止电压大于1200V的元件串联时，一般来说才有必要外加一个并联电阻。 假设截止漏电流不随电压变化，同时忽略电阻的误差，则对于n个具有给定截止电压VR的二极管的串联电路，我们可以得到一个简化的计算电阻的公式： 以上Vm是串联电路中电压的最大值，△Ir是二极管漏电流的最大偏差，条件是运行温度为最大值。 我们可以做一个安全的假设： 上式中，Irm是由制造商所给定的。利用以上估计，电阻中的电流大约是二极管漏电流的六倍。 经验表明，当流经电阻的电流约为最大截止电压下二极管漏电流的三倍时，该电阻值便是足够的。但即使在此条件下，电阻中仍会出现可观的损耗。原则上，动态的电压分布不同于静态的电压分布。 如果一个二极管pn结的载流子小时得比另外一个要快，那么它也就更早地承受电压。如果忽略电容的偏差，那么在n个给定截止电压值Vr的二极管相串联时，我们可以采用一个简化的计算并联电容的方法： 以上△QRR是二极管存储电量的最大偏差。 我们可以做一个充分安全的假设： 条件是所有的二极管均出自同一个制造批号，△QRR由半导体制造商所给出。除了续流二极管关断时出现的存储电量之外，在电容中存储的电量也同样需要由正在开通的IGBT来接替。 根据上述设计公式，我们发现总的存储电量值可能会达到单个二极管的存储电量的两倍。一般来说，续流二极管的串联电流并不多见，原因还在于存在下列附件的损耗源： 1、pn结的n重扩散电压； 2、并联电阻中的损耗； 3、需要由IGBT接替的附加存储电量； 4、由RC电路而导致的元件的增加。 所以在高截止电压的二极管可以被采用时，一般不采用串联方案。唯一的例外是当应用电路要求很短的开关时间和很低的存储电量时，这两点正好是地奈亚二极管所具备的。当然此时系统的通态损耗也会大大增加。 并联 并联并不需要附加的RC缓冲电路，重要的是在并联时通态电压的偏差应尽可能小。一个判断二极管是否适合并联的重要参数是其通态电压对温度的依赖性。 如果通态电压随温度的增加而下降，则它具有负的温度系数。对于损耗来说，这是一个优点。如果通态电压随温度的增加而增加，则温度系数为正。 在典型的并联应用中，这是一个优点，其原因在于，较热的二极管将承受较低电流，从而导致系统的稳定。因为二极管总是存在一定的制造偏差，所以在二极管并联时，一个较大的负温度系数（＞2mV/K）则有可能产生温升失衡的危险。 并联的二极管会产生热耦合： 1、在多个芯片并联的模块中通过基片； 2、在多个模块并联于一块散热片时通过散热器一般对于较弱的负温度系数来说，这类热偶合足以避免具有最低通态电压的二极管走向温度失衡。 但对于负温度系数值＞2mM/K的二极管，我们则建议降额使用，即总的额定电流应当小于各二极管额定电流的总和。 文章整理自网络，如有侵权，请联系删除！

■ MOSFET和三极管，在ON状态时，MOSFET通常用Rds，三极管通常用饱和Vce。 是否存在能够反过来的情况，三极管用饱和Rce，而MOSFET用饱和Vds呢？ 三极管ON状态时工作于饱和区，导通电流Ice主要由Ib与Vce决定，由于三极管的基极驱动电流Ib一般不能保持恒定，因而Ice就不能简单的仅由Vce来决定，即不能采用饱和Rce来表示(因Rce会变化)。由于饱和状态下Vce较小，所以三极管一般用饱和Vce表示。 MOS管在ON状态时工作于线性区(相当于三极管的饱和区)，与三极管相似，电流Ids由Vgs和Vds决定，但MOS管的驱动电压Vgs一般可保持不变，因而Ids可仅受Vds影响，即在Vgs固定的情况下，导通阻抗Rds基本保持不变，所以MOS管采用Rds方式。 电流可以双向流过MOSFET的D和S ，正是MOSFET这个突出的优点，让同步整流中没有DCM的概念，能量可以从输入传递到输出，也可以从输出返还给输入，能实现能量双向流动。   ■ 接下来我们往深入一点来进行解析。 问：MOS的D和S既然可以互换，那为什么又定义DS呢? 答：对于IC内部的MOS管，制造时肯定是完全对称的，定义D和S的目的是为了讨论电流流向和计算的时候方便。 问：既然定义D和S，它们到底有何区别呢? 答：对于功率MOS，有时候会因为特殊的应用，比如耐压或者别的目的，在NMOS的D端做一个轻掺杂区耐压，此时D、S会有不同。 问：D和S互换之后，MOS表现出来的特性，跟原来有何不同呢？比如Vth、弥勒效应、寄生电容、导通电阻、击穿电压Vds。 答：DS互换后，当Vgs=0时，只要Vds>0.7V管子也可以导通，而换之前不能。当Vgs>Vth时，反型层沟道已形成，互换后两者特性相同。 ■ D和S的确定 我们只是说电流可以从D→S ，也可以从S→D。但是并不意味着：D和S，这两个端子的名字可以互换。 DS沟道的宽度是靠GS电压控制的。当G固定了，谁是S就唯一确定了。 如果将上面确定为S端的认为是D；将原来是D的认为是S，并且给G和这个S施加电压，结果沟道并不变化，仍然是关闭的。 当Vgs没有到达Vth之前，通过驱动电阻R对Cgs充电，这个阶段的模型就是简单的RC充电过程。 当Vgs充到Vth之后，DS导电沟道开始开启，Vd开始剧烈下降。 按照I=C*dV/dt，寄生电容Cgd有电流流过，方向是G→D 。 按照G接点KCL Igd电流将分流IR，大部分驱动电流转向Igd，留下小部分继续流到Cgs。因此，Vgs出现较平坦变化的一小段。这就是miler平台

在电子电路中，放大的对象是变化量，放大的本质是在输入信号的作用下，通过有源元件（晶体管或场效应管）对直流电源的能量进行控制和转换，使负载从电源中获得的输出信号能量比信号源向放大电路提供的能量大的多。晶体管放大电路有共射、共集、共基三种接法，场效应管有共源、共漏接法（与晶体管放大电路共射、共集接法相对应）。以下通过3个主要性能（放大倍数A、输入电阻Ri、输出电阻Ro）指标对晶体管三种基本接法进行比较。 基本共射放大电路 交流通路 微变信号等效电路 放大倍数：A=Uo/Ui=-βRc/rbe 输入电阻：Ri=Rb//rbe 输入电阻：Ro=Rc 基本共集放大电路 交流通路 微变信号等效电路 放大倍数：A=Uo/Ui=IeRe/[Ib(Rb+rbe)+(1+β)IbRe] 输入电阻：Ri=Ui/Ii=Ui/Ib=[Ib(Rb+rbe)+IeRe]/Ib=Rb+rbe+(1+β)Re 输出电阻：Ro=Re//[(Rb+rbe)/(1+β)] 基本共基放大电路 交流通路 微变等效电路 放大倍数：A=Uo/Ui=Ic*Rc/(Ie*Re+Ib*rbe)=βRc/[rbe+(1+β)Re] 输入电阻：Ri=Ui/Ii=Ui/Ie=(Ie*Re+Ib*rbe)/Ie=Re+rbe/(1+β) 输出电阻：Ro=Rc 三种接法比较 共射电路既能放大电流又能放大电压，输入输出电阻居三种电路之中，输出电阻较大，频带较窄。常用作为低频电压放大电路的单元电路； 共集电路只能放大电流不能放大电压，是三种接法中输入电阻最大、输出电阻最小的电路，具有电压跟随的特点，常用于电压放大电路的输入和输出级； 共基电路只能放大电压不能放大电流，输出电阻小，电压放大倍数、输出电阻与共射电路相当，是三种接法中高频特性最好的电路。常作为宽频带放大电路。

1、隔离电源： 电源的输入回路和输出回路之间没有直接的电气连接，输入和输出之间是绝缘的高阻态，没有电流回路，如图1所示： 图1 采用变压器的隔离电源 2、非隔离电源： 输入和输出之间有直接的电流回路，例如，输入和输出之间是共地的。以隔离的反激电路和非隔离的BUCK电路为例，如图2所示。 图2 非隔离电源 隔离电源与非隔离电源的优缺点 由上述概念可知，对于常用的电源拓扑而言，非隔离电源主要有：Buck、Boost、Buck-Boost等;而隔离电源主要有各种带隔离变压器的反激、正激、半桥、LLC等拓扑。结合常用的隔离与非隔离电源，我们从直观上就可得出它们的一些优缺点，两者的优缺点几乎是相反的。使用隔离或非隔离的电源，需了解实际项目对电源的需求是怎样的，但在此之前，可了解下隔离和非隔离电源的主要差别: 隔离模块的可靠性高，但成本高，效率差点； 非隔离模块的结构很简单，成本低，效率高，安全性能差。 因此，在如下几个场合，建议用隔离电源： 涉及可能触电的场合，如从电网取电，转成低压直流的场合，需用隔离的AC-DC电源； 串行通信总线通过RS-232、RS-485和控制器局域网(CAN)等物理网络传送数据，这些相互连接的系统每个都配备有自己的电源，而且各系统之间往往间隔较远，因此，我们通常需要隔离电源进行电气隔离来确保系统的物理安全，且通过隔离切断接地回路，来保护系统免受瞬态高电压冲击，同时减少信号失真； 对外的I/O端口，为保证系统的可靠运行，也建议对I/O端口做电源隔离。总结的表如表1所示，两者的优缺点几乎是相反的。 表1 隔离电源和非隔离电源的优缺点： 隔离电源与非隔离电源的选择 通过了解隔离与非隔离电源的优缺点可知，它们各有优势，对于一些常用的嵌入式供电选择，我们已可做成准确的判断： 系统前级的电源，为提高抗干扰性能，保证可靠性，一般用隔离电源； 电路板内的IC或部分电路供电，从性价比和体积出发，优先选用非隔离的方案； 对安全有要求的场合，如需接市电的AC-DC，或医疗用的电源，为保证人身的安全，必须用隔离电源，有些场合还必须用加强隔离的电源； 对于远程工业通信的供电，为有效降低地电势差和导线耦合干扰的影响，一般用隔离电源为每个通信节点单独供电； 对于采用电池供电，对续航力要求严苛的场合，采用非隔离供电。 通过了解隔离与非隔离电源的优缺点可知，它们各有优势，对于一些常用的嵌入式供电设计，我们可总结出其选择的场合。 1、隔离电源  系统前级的电源，为提高抗干扰性能，保证可靠性，一般用隔离电源。对安全有要求的场合，如需接市电的AC-DC，或医疗用的电源和白色家电，为保证人身的安全，   必须用隔离电源，如MPS的MP020，为原边反馈隔离型AC-DC，适合于1~10W应用 。对于远程工业通信的供电，为有效降低地电势差和导线耦合干扰的影响，一般用隔离电源为每个通信节点单独供电。 2、非隔离电源 电路板内的IC或部分电路供电，从性价比和体积出发，优先选用非隔离的方案；如MPS的MP150/157/MP174系列buck型非隔离AC-DC，适合于1~5W应用。对于工作电压低于36V，采用电池供电，对续航力要求严苛的场合，优先采用非隔离供电，如MPS的MP2451/MPQ2451。隔离电源与非隔离电源优缺点： 通过了解隔离与非隔离电源的优缺点可知，它们各有优势，对于一些常用的嵌入式供电选择，我们可遵循以下判断条件： 对安全有要求的场合，如需接市电的AC-DC，或医疗用的电源，为保证人身的安全，必须用隔离电源，有些场合还必须用加强隔离的电源。 一般场合使用对模块电源隔离电压要求不是很高，但是更高的隔离电压可以保证模块电源具有更小的漏电流，更高的安全性和可靠性，并且EMC特性也更好一些，因此目前业界普遍的隔离电压水平为1500VDC以上。 隔离电源模块选型的注意事项 电源的隔离耐压在GB-4943国标中又叫抗电强度，这个GB-4943标准就是我们常说的信息类设备的安全标准，就是为了防止人员受到物理和电气伤害的国家标准，其中包括避免人受到电击伤害、物理伤害、爆炸等伤害。如下图为隔离电源结构图。 隔离电源结构图 作为模块电源的重要指标，标准中也规定了隔离耐压相关测试方法，简单的测试时一般采用等电位连接测试，连接示意图如下： 隔离耐压测试示意图 1、测试方法： 将耐压计的电压设为规定的耐压值，电流设为规定的漏电流值，时间设为规定的测试时间值；操作耐压计开始测试，开始加压，在规定的测试时间内，模块应无击穿，无飞弧现象。注意在测试时焊接电源模块要选取合适的温度，避免反复焊接，损坏电源模块。 除此之外还要注意： 要注意是AC-DC还是DC-DC； 隔离电源模块的隔离耐压。例如隔离1000V DC 是否满足绝缘要求； 隔离电源模块是否有进行全面的可靠性测试。电源模块要经过性能测试、容差测试、瞬态条件测试、可靠性测试、EMC电磁兼容测试、高低温测试、极限测试、寿命测试、安规测试等； 隔离电源模块的生产工厂产线是否规范。电源模块生产线需要通过ISO9001, ISO14001，OHSAS18001等多项国际认证； 隔离电源模块是否有应用在工业、汽车等恶劣环境。电源模块不仅仅大量应用与恶劣的工业环境，同时在新能源汽车的BMS管理系统中也游刃有余。 关于隔离电源与非隔离电源的感悟 首先阐述一个误区：很多人认为非隔离电源不如隔离电源好，因为隔离电源贵，所以肯定贵的就好。为什么现在大家的印象当中用隔离电源比用非隔离的要好，其实不然，这种想法都是停留在几年前的想法当中。因为前几年非隔离的稳定性确实没有隔离稳定，但随着研发技术的更新，现如今非隔离已经非常成熟，日渐稳定。说到安全性，其实现在非隔离电源也是很安全的，只要在结构稍微做下改动，对人体还是很安全的，同样的道理，非隔离电源也是可以过很多安规标准，例如:ULTUVSAACE等。 实际上非隔离电源损坏的根源就是电源AC线两端的浪涌电压所致，也可以这么说，雷击浪涌吧，这种电压是加在电压AC线两端的瞬间高压，有时高达三千伏，但时间很短，能量却极强，在打雷时会发生，或是在同一条AC线上，当一个大的负载断开瞬间，因为电流惯性的原因也会发生。 […]