開關(guān)電源元件選擇

1、第三章 元件選擇開關(guān)電源在選定電路拓?fù)湟院?就要進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。根據(jù)技術(shù)規(guī)范計(jì)算電路參數(shù),再根據(jù)電路參 數(shù)選擇電路元器件。整個(gè)電路設(shè)計(jì)主要是正確選擇元器件。而元器件有各自的屬性:電壓、電流、功 率以及時(shí)間參數(shù)。但在教科書中很難找到電路設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)與元器件參數(shù)之間的關(guān)系,不知如何選擇 恰當(dāng)?shù)脑骷?。例如你?jì)算出電阻上損耗是 0.7W ,你就選一個(gè) 1W 電阻。如果電路中電阻消耗的功率 是 1W 的很短脈沖,并不需要 1W 定額的電阻。但是你怎樣確定一個(gè) 0.5W 或 0.7W 電阻就可以承受這 樣的脈沖呢?在開關(guān)電源中很多像這樣的元件選擇問題。這樣的問題一般是靠經(jīng)驗(yàn),或向有經(jīng)驗(yàn)的人求教,當(dāng) 然查閱

2、手冊(cè)是免不了的。這里介紹開關(guān)電源中常用元器件使用中的問題,以供讀者參考。3.1 電阻電阻是最常用的電子元件,選擇時(shí)還應(yīng)當(dāng)注意如下事項(xiàng)。3.1.1電阻的類型按電阻材料分,目前在電子電路中使用的電阻有碳質(zhì)電阻、碳膜電阻、金屬膜電阻、金屬氧化膜 電阻、線繞電阻、壓敏電阻和溫度電阻(PTC -正溫度系數(shù), NTC -負(fù)溫度系數(shù)。電阻的一般特性 如表 3.1所示 表 3.1 電阻阻值范圍和溫度特性類型代號(hào) 功率范圍 阻值范圍 溫度系數(shù) 溫度系數(shù) 固定碳膜電阻122M ±25%1350ppm/°C 精密金屬膜電阻15.1M ±0.55%100ppm/°C 精密金屬氧

3、化膜電阻0.1 150k ±15% 100300 ppm/°C 線繞電阻0.01 10k ±110% 25100 ppm/°C 貼片電阻1206 110M ±15% 100200 ppm/°C 水泥線繞電阻0.01 150k ±110% 20300 ppm/°C 功率線繞電阻0.5150k ±110% 20400 ppm/°C 薄膜排電阻102.2M ±15% 100250 ppm/°C 零歐姆跳線0 ±15% 電位器 1001M ±20% 200 ppm

4、/°C碳值電阻使用最早,功率等級(jí)相同其體積比金屬膜電阻大,今天還比金屬膜貴。金屬膜電阻與碳 值電阻具有相同的頻率相應(yīng)。金屬氧化膜與金屬膜電阻相似,但溫度系數(shù)比較大。還有線繞電阻。尺 寸從體積較小的 1W 電阻到 1kW 的可變電阻。這 些電阻之所以稱為線繞電阻是因 為它是用高阻的電阻絲繞成的, 通常繞在一個(gè)瓷管上,可以想象 為 一 個(gè) 螺 管 線圈,因此它具有 一定的電感。它也可用相等匝數(shù) 相反方向繞,這種線繞電阻具有 很小的電感量,通常稱為無感電 阻。線繞電阻能 承受更大的脈沖 功率。表 3.2列 出了各種電阻和應(yīng)用場合。表 3.2 主要電阻選擇指南 類型 可能應(yīng)用場合 碳值 沒有

5、限制,可用金屬膜電阻代替 金屬膜 一般應(yīng)用,應(yīng)用廣泛 線繞(有感,滑線電阻 負(fù)載電阻 線繞(無感 用于高頻電流采樣,如開關(guān)電流波形 分流器 用于大電流采樣 PCB 線 當(dāng)成本比精度更重要時(shí)用于電流采樣各種電阻溫度系數(shù)不同,采樣電路不應(yīng)當(dāng)使用兩種不同類型的電阻。3.1.2電阻值與公差電路設(shè)計(jì)時(shí),有時(shí)你計(jì)算出電阻值為 15.78k , 87.45。這些怪異電阻值有標(biāo)稱值嗎?實(shí)際上。 電阻的標(biāo)稱值近似以 10進(jìn)對(duì)數(shù)分布的,如 1k ,10k 等。根據(jù)公差不同,有不同的 10進(jìn)電阻標(biāo)稱值。 表 3.3 公差為 5%電阻標(biāo)稱值 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 (1.7 1.8 2.2 2

6、.4 2.7 3.3 3.6 3.9 4.3 4.75.1 5.6 6.2 6.8 (7.5 8.2 9.1 以前使用得最多的是公差 5%的電阻。標(biāo)稱值如表 3.3所示, 例如標(biāo)稱值 1.2,表示 1.2, 12, 120,1.2k,12k,120k,1.2M等等。但是,今天插件的 1%電阻也比較便宜,并最容易買到。沒有理由不采用 1%電阻。一般以色圈表示電阻的阻值、公差,有些還表示可靠程度。電阻 色環(huán)意義如圖 3.1所示。 產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí),采購人員希望元器件品 種越少越好 ,同 一標(biāo)稱值元件越多,批量越大,成本越 低。在小功 率控 制與保護(hù)電路中,如果沒有特殊要求而又 對(duì)電路性能 沒有 明顯的影

7、響,盡量采用相同的標(biāo)稱值,這 樣可降低電 源成 本。如果你做一個(gè)分壓器(即電阻比, 其中一個(gè)總 可以 采用 10k 電阻。 在印刷電路板上可以應(yīng)用多大電阻? 實(shí)際上,最 大阻 值受印刷電路板兩點(diǎn)之間的絕緣電阻有 關(guān)。特別是 表面 貼裝的元件,電阻引線端距離很近,嚴(yán)重 時(shí),兩端之 間漏 電流可能達(dá)到等效 110M 電阻。因 而,你如果 要放 一個(gè) 100M 到電路中,它與漏電阻并 聯(lián),最終你 只得 到 110M ,而不是 100M 。例如運(yùn) 算放大器的 反饋 電阻就有相似的問題。所以除了特殊要 求,一般避 免采 用 1M 以上電阻。如果一定要 1M 以上電阻(例如從輸入電網(wǎng)取得偏置電流,又不希望

8、電流太大 時(shí),可以用多個(gè) 1M 電阻串聯(lián),以增加漏電距離。圖 3.1電阻色碼意義 1, 2, 3環(huán)色環(huán)黑棕紅橙黃綠蘭紫灰白 分別為 09-數(shù)字環(huán)和方次。 4環(huán)公差 5%為金色, 10%為銀色。 1%, 2%, 3%, 4%分別為棕紅橙黃。 5環(huán)表示 1000小時(shí)損壞%,棕紅橙黃分別表示 1, 0.1,0.01和 0.001. 3.1.3 最大電壓不管你信不信,電阻有最大電壓定額。它并不是功耗決定的,而是電阻可能引起電弧。當(dāng)采用表 面貼裝電阻時(shí),這個(gè)問題特別嚴(yán)重,因?yàn)殡娮鑳啥颂貏e接近。如果電壓大于 100V ,應(yīng)當(dāng)檢查接近高壓 的電阻的電壓定額。如果一個(gè)耐壓 500V 的電阻,可靠要求高時(shí),只用

9、耐壓的一般,通常采用兩個(gè)以 上電阻串聯(lián)減少電阻電壓定額要求。3.1.4 功率定額大家都知道不會(huì)讓 1/4W電阻損耗 1/2W。但什么是 1/4W電阻?軍方為增加電阻可靠性,不允許 電阻損耗大于額定功率的一半(不管碳值還是金屬膜。為了滿足這個(gè)要求,電阻生產(chǎn)公司供給軍用 的電阻自己減額,例如,不會(huì)讓軍用電阻損耗功率超過軍用電阻定額的 70%。這就是說將 1W 電阻標(biāo) 為 0.5W 為此某些公司專門生產(chǎn)軍用型電阻(即 RN55或 RN60總是減額 50%。即實(shí)際 1/2W的電阻 他們叫做 1/4W,完全搞糊涂了,外觀看起來像一個(gè) 1/4W電阻,你還得仔細(xì)查看手冊(cè)是不是你需要的 電阻。我們讓 1/4W

10、電阻損耗 0.25W ,在手冊(cè)標(biāo)明電阻能夠處理這個(gè)功率。然而,太熱了-線繞電阻定 額工作溫度可能為 270,根本不能觸摸,溫度太高,并產(chǎn)生較大數(shù)值漂移。軍用電阻僅是穩(wěn)態(tài)工作定額的功率一半。讓 1W 線繞電阻損耗僅 1W 功率,這種限制僅僅是穩(wěn)態(tài)(即許多秒或更長時(shí)間要求。對(duì)于短時(shí) 間,線繞電阻可以處理比額定功率大許多倍而不損壞。對(duì)于其它電阻類型電阻并不如此。你應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格 遵循其最大功率定額,盡管短時(shí)間沒有問題,例如 100mW 非線繞電阻損耗 100mW 功率持續(xù) 100ms 。例子:有一個(gè) 100ms 短脈沖加在一個(gè) 10電阻上。功率 P=(40V2/10=160W,是不是需要 200W 的 電

11、阻? Dal 提供選擇電阻的指南(表 3.4。運(yùn)用這個(gè)表,首先我們計(jì)算進(jìn)入到電阻的能量, E=P×t=160W×0.1s =16J ,然后能量除以電阻 ,E/R=16J/10=1.6J/。從表的第一欄找到每焦耳大于計(jì)算值 的項(xiàng):第一個(gè)是 2.46J/. 向右找到大于 10的電阻是 10.11。再向上求得這可能是G-10電阻,它是 10W較大富裕的容量。Dal指出,這只是對(duì) 100ms脈沖且是線繞電阻有價(jià)值的。長脈沖應(yīng)根據(jù)“短時(shí)過 載”定額,而非線繞電阻取脈沖定額 4倍于穩(wěn)態(tài)定額。3.1.5 可變電阻可變電阻是實(shí)驗(yàn)室可變功率電阻的一般名稱。功率范圍在數(shù)十瓦到 1kW 之間,作

12、為可變電阻,可 以用滑動(dòng)臂短接部分線圈電阻,很明顯,如果用電阻的一半,也只能損耗一半功率。如果 300W 變阻 器,一半電阻你不能讓它損耗大于 150W 的功率。實(shí)際上,你應(yīng)當(dāng)根據(jù)變阻器功率和阻值計(jì)算出變阻 器允許的電流,只要允許電流不超過變阻器的電流限值,就大可不必?fù)?dān)心調(diào)節(jié)負(fù)載時(shí)燒壞變阻器。但 是,在調(diào)試有時(shí)未必能注意到負(fù)載電流大小,仍有可能超過電阻功率限值,最好的解決辦法是與變阻 器串連一個(gè)算好功率的固定電阻,這樣即使可變電阻調(diào)到零,也不會(huì)損耗太大。3.1.6 電阻的電感如上所述線繞電阻是有電感的,即使碳膜、金屬膜或金屬氧化膜等為增加阻值,通?？坛陕菪€ 增加電阻幾何長度,也是具有電感量的

13、。小功率電阻一般用在控制電路中,除非是用來檢測電流,一 般不注意電阻的電感問題。一般線繞電阻具有一定電感量,在典型開關(guān)頻率顯得感抗相當(dāng)大,感抗可 能大于電阻值,在電流躍變部分出現(xiàn)很大尖峰,不能正確反應(yīng)電流波形和給出正確的電流讀數(shù)。某些制造廠生產(chǎn)一種特殊的線繞無感電阻,具有很低的電感(雖然不為零,當(dāng)然這種電阻價(jià)格 稍高些。3.1.7 分流器當(dāng)要求檢測電流時(shí),可以采用霍爾元件、電流互感器。霍爾原理的電流互感器價(jià)格太高;電流互 感器只是用于檢測交流電流或脈沖直流電流的磁性元件。成本雖然比霍爾元件低,但也比較復(fù)雜,也 不能測量恒定直流電流,測量直流電流通常采用分流器。分流器是一個(gè)溫度系數(shù)幾乎為零(錳銅

14、的 金屬條。分流器的尺寸按需要定。分流器是一個(gè)電阻,也具有電感,這就限制了它的應(yīng)用。作為例 子, 100A 電流在分流器時(shí)滿載產(chǎn)生 100mV 壓降,(英美標(biāo)準(zhǔn)滿載電流電壓是 100mV 或 50mV, 中國是 75mV 。其電阻為 100mV/100A=1m,分流器用金屬大約 2.5cm 長,具有電感為 20nH 。這樣器件的 傳遞函數(shù)在頻率為 f=1m/(2×20nH =8kHz 時(shí)為零。為減少電感的影響,可以加大檢測電壓 (增加電阻值或用多個(gè)金屬條疊裝并聯(lián)來減少電感。在后面將講到用差動(dòng)放大消除分流器電感對(duì)的 信號(hào)影響。有時(shí)接在電流通路中的檢測電阻比較小,連線電阻(或壓降可以和檢

15、測電阻比較,大大影響測 量精度,且不易控制。為了減少連線電阻影響,在設(shè)計(jì) PCB 布線時(shí),應(yīng)當(dāng)從檢測電阻端專門用兩根信 號(hào)線接出電流信號(hào),決不要就近接地,單獨(dú)引出。為避免單線檢測,制造商利用分流器原理生產(chǎn)專用 檢測電阻-四端電阻,在檢測電阻兩端再引出兩個(gè)檢測信號(hào)線,提供信號(hào)輸出。PCB 導(dǎo)電線是一段銅箔,當(dāng)然它也有電阻。有時(shí)測量精度要求不高, PCB 電路線電阻作為電流檢 測電阻。在這種情況下,既沒有附加大的損耗,也不提高成本。當(dāng)然,電阻精度由 PCB 線的尺寸精度 決定,應(yīng)當(dāng)記住銅的溫度系數(shù)約為 0.4%/,溫度升高監(jiān)測電壓會(huì)隨溫度增加。如果銅皮厚度為 35m ,室溫下銅皮線的電阻由如下公式

16、決定 (5. 0=m dl R 式中 l , d -PCB 線長度和寬度。如果銅皮厚度為 70m ,上式中系數(shù) 0.5更改為 0.25即可。3.2 電容和它的應(yīng)用在電源中應(yīng)用相當(dāng)多種類的電容,輸出和輸入濾波電容、高頻旁路電容、諧振緩沖電容、電磁兼 容濾波電容以及振蕩定時(shí)電容等等。并且每種應(yīng)用對(duì)電容要求不同,使用的電容種類也不同。如果你 想完成你的電源設(shè)計(jì),你必須在不同地方選擇不同的電容。表 3.5列出了電容選擇參考。 表 3.5 電容的選擇指南類型 主要應(yīng)用鋁電解當(dāng)需要容量大,而且體積不重要時(shí),像變換器的輸出與輸入電容。 鉭電容應(yīng)用于相當(dāng)大的電容量,像變換器輸出和輸入電容。 陶瓷電容用于定時(shí)和

17、信號(hào)應(yīng)用 多層陶瓷電容用于最低 ESR 。(即在變換器輸出與輸入電解旁并聯(lián) 塑料薄膜電容 用于高 dV/dt,像準(zhǔn)諧振變換器。3.2.1 電容的類型用在電源輸出和輸入端的最普遍的是電解電容。可以買到不同類型電解電容,但最常應(yīng)用(最價(jià) 廉是鋁電解電容 , 常說的電解電容就是指鋁電解電容 (CD。還有鉭電解電容 (CA,有固鉭和液鉭。鋁 電解有非常多種類,并有你所需要的電壓定額和容量(mF ,和數(shù)百 V 電壓 , 但尺寸比較大。鉭電容比鋁電容具有好得多的高頻特性,但價(jià)格貴而且電壓限制在 100V 和容量數(shù)百 µF以下。中 功率電源輸入最好選擇鋁電解電容,而輸出低壓采用貼片鉭電容。當(dāng)然貼片

18、比插件的容量小而電壓 低。定時(shí)和高頻旁路通常采用陶瓷電容,有瓷介電容和瓷片電容 (CC。容量在幾個(gè) pF 到 1µF。還能夠 買到 MLC (多層陶瓷型電容,多層電容的 ESR 極低且容量大,容量可達(dá)幾百 µF,可以代替鉭電 容。另一類是塑料介質(zhì)電容,有聚乙烯、滌綸(CL 、聚丙烯 (CB、聚四氟乙烯 (CF、聚碳酸脂等薄 膜電容。特別是聚丙烯用于很高的 d v /dt 電路中,像準(zhǔn)諧振變換器和緩沖電路。紙介電容 (CZ高頻交流 損耗大,一般只用于低頻濾波電路。 3.2.2 電 容 的 標(biāo) 準(zhǔn)值 不像電阻那 樣,電容僅有少幾個(gè)標(biāo)稱值:1.0, 1.2, 1.5, .8, 2

19、.2, 2.7, 3.3, 4.7和 6.8等,這主要是因 為電容的公差比 電阻大。偶爾有 5.6和 8.2。所以 你在計(jì)算時(shí)間常成一個(gè)特殊值價(jià)廉得多。數(shù) 1 印刷電路上應(yīng)用最小電容和最大電阻一樣,也有限制。印刷板上兩個(gè)靠得很近的導(dǎo)體之間的分布 電容,可能掩蓋了你要接入的電容。所以除非特別小心處理,一般不要用小于 22pF 以下的電容。3.2.4 公差電容不象電阻可以做到很高精度,一般有為 10%的公差,而電解電容誤差更大。必須當(dāng)心電解電 容,證實(shí)產(chǎn)品是好的。仔細(xì)檢查在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)的誤差,某些電容在-40時(shí)容量損失達(dá) 80%。色碼電阻的容差符號(hào)如表 3.5所示。表 3.7 色碼電容誤差值

20、 F G C D J K M Z± 1 ± 2 ± 0.25pF ± 0.5pF ± 5 ± 10 ± 20 +80 203.2.5 ESR和功率損耗在電容手冊(cè)中規(guī)定了電容的等效串聯(lián)電阻 (ESR,或者給出規(guī)定頻率(例如電解電容為 120Hz 測 試的損耗角 tan =CR ESR 。而你將它使用在高頻電路中,例如用在 100kHz ,這時(shí)電容的 ESR 是多少 可能使你感到為難。而 ESR 與頻率、溫度和電壓定額有關(guān)。在-25幾乎是 25時(shí)的 3倍。為預(yù)測電 容的 ESR ,你必須知道工作頻率時(shí)相差不大于 1個(gè)數(shù)量級(jí)的 E

21、SR 數(shù)據(jù)。例如,一個(gè)電源 100kHz 的電流紋波峰峰值 1A ,輸出電壓紋波峰峰值為 50mV 。變化的電荷量為 1A ×(1/100kHz=10C ,要是電容沒有 ESR ,需要電容量為 C=Q/U=10C/50mV=200F 。假定采用 兩個(gè) 100F 電解電容。 100F 電容室溫下典型的 ESR 為 100m 。為了將紋波降低到 50mV ,需要 ESR =50mV/1A=50m ,兩個(gè) 100F 并聯(lián)獲得(這里僅考慮 ESR 的影響,如果再考慮電容量和 ESR 一起 對(duì)紋波電壓影響,應(yīng)當(dāng)為 3個(gè) 100F 電容并聯(lián)。但是在-25時(shí)一個(gè)電容的 ESR 為 300m ,實(shí)際

22、 上需要 6個(gè)電容。在低溫時(shí) 6個(gè)電容 50mV ,由于電容紋波電壓僅 17mV ,而電阻和電容的壓降不同 相,所以總的紋波電壓大約 U pp =(502+1721/2=53mV。顯然設(shè)計(jì)的濾波器很大。高頻時(shí) ESR 比電容量更 主要,一般根據(jù)允許的紋波電壓和預(yù)計(jì)的 ESR 選擇電容量。由于 ESR 存在,在電容充放電電流產(chǎn)生電阻損耗 (ESRI 2,引起電容發(fā)熱,這是影響電容壽命的主 要因素。這里電流是有效值。有資料介紹,就目前生產(chǎn)的鋁電解電容在很大電壓范圍內(nèi),大量統(tǒng)計(jì)得到常溫下 ESR ×C=5085×10-6(s。一般初始計(jì)算時(shí)取其平均值 65×10-6(s

23、。再根據(jù)允許電壓紋波選擇電容量。選擇了電容量 以后,再根據(jù)電壓定額修正 ESR 值。提供閉環(huán)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)。3.2.6 老化電解電容的電解質(zhì)干涸而失去容量,這就是電解電容的老化。當(dāng)容量超出容差范圍,判定電容的 壽命終止。通常規(guī)定電解電容工作溫度 85壽命 1000小時(shí)和 105壽命 2000小時(shí)。很多電子設(shè)備的MTBF (Mean Time between Failures 主要由電容的壽命決定。但規(guī)定壽命“ 1000小時(shí)”實(shí)際上說明 電解電容一些問題。如果將電源在高溫下運(yùn)行,或運(yùn)行許多年,你需要找一個(gè)電容至少標(biāo)定電解電容 2000小時(shí),最好 5000小時(shí)。那么接近老化定額時(shí)電容發(fā)生了什么?電容容

24、量下降,電源紋波增加, 直至電源不滿足規(guī)范。你等不到 1年看到電容的如何損壞,但是加速壽命試驗(yàn)很快顯示出電容之間壽 命的不同。電解電容的壽命與溫度有關(guān),電容的壽命隨溫度上升 10下降 1倍,所以 85壽命 2000小時(shí),而在平均溫度 25時(shí)壽命為 2000×26=128000=16年。這里用的是平均溫度,不是最大溫度,也不是額定溫度。除此之外,你將發(fā)現(xiàn)賣不到滿足整個(gè)壽命規(guī)范的電容。因?yàn)殡娙堇匣c溫度緊密相關(guān),所以電容安裝時(shí)盡量不要靠近功率器件和發(fā)熱源,同時(shí)通風(fēng)良 好。多個(gè)電容安裝在一起時(shí),電容之間應(yīng)當(dāng)留有空隙。不同外形尺寸的電容間距離為40以上>5mm, 1835應(yīng) >3

25、mm,616為 >2mm。d v /dt在準(zhǔn)諧振變換器中,通常采用不同類型的金屬化塑料電容。在這種場合,諧振電流在 ESR 上損耗 很大,這就是電容尺寸的限制因素。而電容用紋波電流來定額,基本上決定于 ESR 的 I 2R 損耗和封裝的 散熱性能,塑料電容有d v /dt (因?yàn)殡姾蒕=C×V,電流I=dQ/dt=Cdv /dt 等效定額 , 為了證實(shí)你的電容 定額是恰當(dāng)?shù)?需要在電路中測量。不論是測量通過電容的電流,還是它的 d v /dt ,取決于電路組態(tài)-你需要寬帶放大器精確測量d v /dt ,但你需要一個(gè)測 量電流的可能引入不必要電感的環(huán)路?？傊?要確認(rèn)你得到你用的電

26、容d v /dt 定額。否則電容可能自損壞。 圖 3.2 電容串聯(lián)實(shí)際方法3.2.7 電容串聯(lián)如果不能得到相應(yīng)電壓的電容,是否可以將電容串聯(lián)?當(dāng)電容串聯(lián)時(shí),形成一個(gè)分壓器。應(yīng)當(dāng)用電容量相同的電容器串聯(lián)。為了均壓,在每個(gè)電容上并聯(lián)一個(gè)相等的電阻(圖 3.2使得電壓平衡。電阻上流過的電流工程上應(yīng)比電容器的漏電流大 5倍以上來選擇電阻,以避免漏電流偏差影響均壓。 3.3 輸出整流3.3.1 肖特基二極管在輸出低壓低的變換器中肖特基作為輸出整流管是最好的,因?yàn)樗驂航档?又沒有反向恢復(fù) 時(shí)間,正確嗎?雖然它確實(shí)正向壓降低和沒有反向恢復(fù)時(shí)間,但肖特基二極管在陰極和陽極之間通常 有較大的電容。隨加在肖特

27、基上電壓變化對(duì)此電容必然存在充電和放電(當(dāng)肖特基幾乎沒有加電壓 時(shí),電容最大。這種現(xiàn)象非常像普通二極管的反相恢復(fù)電流。視電路不同,也可能其損耗比用一個(gè) 超快恢復(fù)整流管時(shí)損耗大得多。還應(yīng)當(dāng)注意此結(jié)電容,雖然電荷 Q 低,仍然可能與電路中雜散電感引起振蕩,在某些諧振設(shè)計(jì)中 利用此特性做成軟開關(guān)。所以與普通二極管一樣有必要給肖特基加一個(gè)緩沖電路,這樣增加了損耗。 此外肖特基在高溫和它的額定電壓下有很大的漏電流。漏電流可能將正激變換器次級(jí)短路,這也許就 是鍺二極管漏電流太大而不用的原因。因?yàn)檫@個(gè)緣故,為使反向電流不要太大,只能用到肖特基額定 電壓的 3/4,溫度不超過 110。高壓肖特基與普通二極管正

28、向壓降相近。你就沒有必要一定要用這樣的器件。如果今后技術(shù)發(fā) 展,高壓肖特基二極管確實(shí)比雙極型二極管正向壓降低,則另當(dāng)別論。3.3.2 二極管設(shè)計(jì)一個(gè) 12V 輸出, 16A 電流,能否用兩個(gè) 10A 定額的二極管并聯(lián)?由于二極管正向壓降的負(fù)溫 度系數(shù)特性和正向壓降的離散性,結(jié)果一個(gè)電流較大的二極管,損耗加大而溫度高,正向壓降降低電 流繼續(xù)加大,正反饋,最后導(dǎo)致一個(gè)二極管流過全部電流而燒壞,記住了嗎?所以雖然能將二極管并 聯(lián)但應(yīng)當(dāng)注意熱平衡(即確保它們之間最小的熱組。如果用兩個(gè)分立二極管實(shí)際上這樣做不會(huì)很成 功。要是兩個(gè)二極管做在一個(gè)芯片上,具有相同的熱和電氣特性?？梢宰龅捷^好均衡。MOSFET

29、 壓降具有正溫度特性,使得并聯(lián)容易。3.3.3 反向恢復(fù)肖特基沒有反向恢復(fù)時(shí)間,而所有雙極型二極管都有反向恢復(fù)問題。它是在二極管正向?qū)娏?I F 關(guān)斷時(shí)刻,由于少數(shù)載流子存儲(chǔ)效應(yīng)不能立即消失,還能在短時(shí)間 t rr =ta +tb (圖 3.3 流過反方向(即由陰極到陽極電流,這個(gè)時(shí)間 t rr 叫做反向恢復(fù)時(shí)間。圖 3.3圖解了這個(gè)異常現(xiàn)象。在 t a 時(shí)間內(nèi)反向電流 上升到最大值,在變壓器的漏感和引線等寄生電感中存儲(chǔ)能量 (圖 3.4 ,此后(t b ,二極管開始截 止,迫使電路中電流減少,存儲(chǔ)在電感中的能量釋放,與相關(guān)電路分布電容形成振蕩,產(chǎn)生嚴(yán)重的振 鈴現(xiàn)象,這對(duì)變換器效率、電磁兼

30、容造成極大影響。根據(jù)反向恢復(fù)時(shí)間將二極管的分成不同等級(jí)(普 通整流管、快恢復(fù),超快恢復(fù)等等。高頻變換器在輸出級(jí)峰值電壓 50V 以上總是采用超快恢復(fù)二極 管, 50V 以下采用肖特基二極管。輸出電壓低時(shí)采用同步整流 MOSFET 。同步整流的 MOSFET 的體二 極管恢復(fù)速度很慢,通常大約為 1s 。它不適宜作為整流管。這就是為什么通常用肖特基與同步整流 MOSFET 管并聯(lián):在 MOSFET 關(guān)斷時(shí)肖特基流過幾乎全部電流,這意味著體二極管不需要反向恢復(fù)。 t圖 3.3 雙極型二極管反向恢復(fù)特性快速二極管損耗小,是否越快越好?但是如果是電網(wǎng)整流二 極管用超快恢復(fù)二極管不是好主意。問題是快恢復(fù)

31、時(shí)間產(chǎn)生快速 下降沿,引起電磁干擾。在這種情況下,最好還是采用普通的恢 復(fù)時(shí)間 510s 的整流管。 高電壓定額二極管比低電壓定額的二極管有更高的正向壓降 和較長的恢復(fù)時(shí)間。這就是為什么在滿足電路要求的前提下,盡 可能選擇較低定額的整流管。大電流定額的二極管比小電流有更長的恢復(fù)時(shí)間,大馬拉小車也不是好主意。3.4 功率晶體管(GTR+ 圖 3.4在電流從陽極流向陰極之后,在陽極-陰極之間加反向電壓,電流由陰極流向陽極目前使用的功率開關(guān)晶體管也稱 GTR(巨型晶體管 , 有 功 率 雙 極 型 晶 體 管 (BJT 、 MOSFET 和IGBT 。開關(guān)電源中功率管主要關(guān)心器件的導(dǎo)通電阻(或壓降和

32、開關(guān)速度。功率晶體管的導(dǎo)通壓降和開關(guān)速度都與其電壓定額有關(guān)。電壓定額越高,導(dǎo)通壓降越大,開關(guān)時(shí)間越長。因此,在滿足 1.21.5倍工作電壓外,盡可能選擇電壓低的器件。 3.4.1 雙極型晶體管(BJT 功率雙極型晶體管輸出特性有一個(gè)以集電極最大電流 I CM ,集電極最大允許損耗 P CM ,二次擊穿特 性 I s/b和集電極-發(fā)射極擊穿電壓 U (BRCEO為邊界構(gòu)成的安全工作區(qū)(SOA 。不管在瞬態(tài)還是在穩(wěn)態(tài), 晶體管電流與電壓軌跡都不應(yīng)當(dāng)超出安全工作區(qū)對(duì)應(yīng)的邊界。同時(shí)邊界限值與溫度、脈沖寬度有關(guān), 溫度升高有些邊界還應(yīng)當(dāng)降額。許多小信號(hào) BJT 二次擊穿特性在 I CM , P CM ,

33、 U (BRCEO為邊界的安全區(qū)以內(nèi)。同時(shí)小信號(hào) BJT 沒有開 關(guān)工作規(guī)范,列出最大直流集電極電流,但沒有與脈沖電流有關(guān)的曲線。如果沒有給你電流脈沖電流 定額,可假定器件能夠處理脈沖電流是額定直流的兩倍比較合理。如果這是按照保險(xiǎn)絲電流來定額, 脈沖電流幅值與脈沖持續(xù)時(shí)間有關(guān);事實(shí)上,電流限制是限制局部電流過大。短路時(shí)不超過 2倍直流 電流最安全。大電流 BJT 功率管 (不包括達(dá)林頓 的一般較低, BJT 的與電流、老化、溫度以及電壓定額等 參數(shù)有關(guān)。一般取最小=510。 不要忘了集電極漏電流,每 10增加 1倍。這將引起截止損耗。 為降低晶體管的導(dǎo)通損耗,一般功率管導(dǎo)通時(shí)為過飽和狀態(tài)。但這

34、樣增 大了存儲(chǔ)時(shí)間,降低開關(guān)了速度。為了減少存儲(chǔ)時(shí)間,晶體管在關(guān)斷時(shí)一般 給 B -E 極之間加反向電壓,抽出基區(qū)過剩的載流子。如果施加的反壓太 大, B -E 結(jié)將發(fā)生反向齊納擊穿。一般硅功率晶體管 B -E 反向擊穿電壓為 56V。為避免擊穿電流過大,需用一個(gè)電阻限制擊穿電流。 為了快速關(guān)斷晶體管,采用抗飽和電路,如圖 3.5。電路中集電極飽和電 壓 U ce =U Db +Ube -U Dc 。如果 U Db =Ube =U Dc =0.7V ,則 U ce =0.7V,使得過大的驅(qū)動(dòng)電流流經(jīng)集電極,降低晶體管的飽和深度,存儲(chǔ)時(shí)間減少,關(guān)斷加快。如果允許晶體管飽和壓降 大,飽和深度降低,

35、二極管 D b 可以用兩個(gè)二極管串聯(lián) , 則晶體管飽和壓降大約為 1.4V 準(zhǔn)飽和狀態(tài),很小 的存儲(chǔ)時(shí)間,關(guān)斷時(shí)間縮短,但導(dǎo)通損耗加大。圖 3.5 抗飽和電路加速關(guān)斷 雙 極 型功 率管 電 壓電 流定 額 越大 ,開 關(guān) 速度 越慢 。 例如 采用 抗 飽和 等加 速 開關(guān) 措施 后, U (BRCEO=450V,50A開關(guān)管可以工作在 50kHz ,損耗可以接受。3.4.2 MOSFET晶體管場效應(yīng)晶體管有結(jié)型和 MOS(Metal Oxide Semiconductor型。功率場效應(yīng)管一般是 MOSFET 。而 MOSFET 還有 P 溝道和 N 溝道。較大功率一般不用 P 溝道,因?yàn)榕c

36、 N 溝道相同電流和電壓定額的管子 導(dǎo)通電阻比 N 溝道大,同時(shí)開關(guān)速度也比 N 溝道慢。MOSFET 內(nèi)部結(jié)構(gòu)源極和漏極對(duì)稱的,且可以互換的。只要在柵極和源極(漏極之間加一定正 電壓(N 溝道,就能導(dǎo)通。因此 MOSFET 也常用于同步整流,它能雙向?qū)娏鳌p耗損耗有三個(gè)部分:導(dǎo)通損耗,柵極損耗和開關(guān)損耗。導(dǎo)通損耗 MOSFET完全導(dǎo)通時(shí),漏-源之間有一個(gè)電阻 R on 上的損耗。應(yīng)當(dāng)注意手冊(cè)上導(dǎo)通電阻 測試條件,測試時(shí)一般柵極驅(qū)動(dòng)電壓為 15V 。如果你的驅(qū)動(dòng)電壓小于測試值,導(dǎo)通電阻應(yīng)比手冊(cè)大, 而 且 導(dǎo) 通 損 耗 P=Ron I 2也 加 大 。 同 時(shí) 你 還 應(yīng) 當(dāng) 知 道 導(dǎo)

37、 通 電 阻 隨 溫 度 上 升 而 增 加 , 典 型 為 , T -結(jié)溫。所以如果你要知道實(shí)際結(jié)溫,根據(jù)熱阻乘以損耗求得結(jié)溫,再根 據(jù)新的熱態(tài)電阻求得損耗,如此反復(fù)迭代,直到收斂為止。如果不收斂,損耗功率太大。2525007. 1 (×=T R T R 柵極損耗 為驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O電荷損耗。即柵極電容的充放電損耗,它不是損耗在 MOSFET 上,而是柵極 電阻或驅(qū)動(dòng)電路上。雖然電容與柵極電壓是高度非線性關(guān)系,手冊(cè)中給出了柵極達(dá)到一定電壓 U g 的電 荷 Q g ,因此將此電荷驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O的功率為 P=Qg Vf 。請(qǐng)注意這里沒有系數(shù) 0.5。要是實(shí)際驅(qū)動(dòng)電壓和手冊(cè) 對(duì)應(yīng)的電荷規(guī)定電壓不同,

38、可以這樣近似處理,用兩個(gè)電壓比乘以柵極電荷比較合理。要是你的柵極 電壓比手冊(cè)規(guī)定高的話,這樣做最好。但密勒電容電荷是造成計(jì)算誤差的主要因素。開關(guān)損耗 隨著 MOSFET 的交替導(dǎo)通與截止(非諧振,瞬態(tài)電壓和電流的交越導(dǎo)致功率損耗,稱 為開關(guān)損耗。開關(guān)電路中帶有電感,電流或電壓一般總是同時(shí)達(dá)到最大時(shí)轉(zhuǎn)換,如果電流或電壓隨時(shí) 間線性變化,由此可以推導(dǎo)出開關(guān)損耗:在斷續(xù)導(dǎo)通模式中,損耗為 P=Ipk U pk t s f s /2;而在連續(xù)模式中, 此損耗加倍。這里 U pk 為 MOSFET 由導(dǎo)通到截止時(shí)漏-源電壓(和截止到導(dǎo)通的連續(xù)模式; I pk 為漏極 峰值電流; t s 為開關(guān)過渡時(shí)間;

39、 f s 為開關(guān)頻率。這就是為什么柵極驅(qū)動(dòng)越“硬”損耗越低。從損耗的角度希望驅(qū)動(dòng)越硬越好,也就是要求驅(qū)動(dòng)波形的前后沿陡。但因?yàn)?MOSFET 的輸入是一 個(gè)電容,驅(qū)動(dòng)波形越陡,即開關(guān)時(shí) d U g /dt 越大,就意味著必須要求驅(qū)動(dòng)電路提供很大的驅(qū)動(dòng)電流,驅(qū) 動(dòng)信號(hào)源內(nèi)阻越小越好。但是開關(guān)速度越快,柵極電路微小寄生參數(shù)就會(huì)興風(fēng)作浪,而 EMI 問題越突 出。 總之, MOSFET 的總損耗是通態(tài)、柵極電荷和開關(guān)損耗之和。而總損耗中僅僅是第一和第三項(xiàng)是 損耗在 MOSFET 上的。用這個(gè)方法計(jì)算損耗,就可以用封裝的 熱阻計(jì)算 MOSFET 是不是過熱還是涼的,要是不對(duì),那你肯定 算錯(cuò)了。 從降低

40、開關(guān)損耗的觀點(diǎn)要求驅(qū)動(dòng)波形前后沿越陡越好,驅(qū)動(dòng) 源是理想電壓源。但是,除了帶有驅(qū)動(dòng)電路的功率模塊以外,柵 極驅(qū)動(dòng)電路不可能與柵極連線最短,連線電感是不可避免的。線 路電感與輸入電容在驅(qū)動(dòng)電壓激勵(lì)下引起嚴(yán)重的振蕩,使驅(qū)動(dòng)無 法正常工作。為此,一般總在 MOSFET 柵極串聯(lián)一個(gè)電阻,對(duì)振 蕩阻尼在可接受范圍內(nèi)。但是,電阻的加入破壞了驅(qū)動(dòng)的電源壓特性,限制了驅(qū)動(dòng)電流,降低了前后沿陡度,驅(qū)動(dòng)波形前沿出現(xiàn)明顯指數(shù)上升特性,并在驅(qū)動(dòng)達(dá)到 MOSFET 開啟電壓 U T 時(shí),由于漏-柵電容放電的密勒效應(yīng)造成柵極電壓“打折”(圖 3.6,加大導(dǎo)通 損耗。在關(guān)斷時(shí),密勒電容的放電效應(yīng),使得關(guān)斷延緩或誤導(dǎo)通,增

41、加了關(guān)斷損耗。因此,柵極電阻 不能太大,只要抑制振蕩就行。從根本上應(yīng)當(dāng)盡量縮短?hào)艠O與驅(qū)動(dòng)連接距離。圖 3.6 非理想電壓驅(qū)動(dòng)源柵極電壓波形但如果兩個(gè) MOSFET 并聯(lián),可能你仍用一個(gè)電阻,或許用它原來的一半。不,這樣不行,即使有 另外限流措施,如磁珠串聯(lián),仍必須每個(gè)柵極一個(gè)電阻。原因是兩個(gè) MOSFET 有各自的柵極電荷和引 線電感,形成一個(gè)欠阻尼振蕩網(wǎng)絡(luò),而觀察到并聯(lián)的 MOSFET 有 100MHz 振蕩!如果用一個(gè)數(shù)字示波 器,并不注意此振蕩,你可能看不到它們,但它們引起損耗,當(dāng)然也引起 EMI 。柵極電阻主要是用來 阻尼柵極振蕩。為了避免振蕩,在柵極-源極之間并聯(lián)一個(gè) 20V 穩(wěn)壓二

42、極管,有人用 40V 驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O,使柵極電容 充電更快地通過開啟電壓。當(dāng)達(dá)到 20V 時(shí),箝位二極管擊穿保護(hù)柵極電壓不要超過它的最大值,這樣 消耗了更大功率。正確的方法是用低輸出阻抗的源驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O。要是功率 MOSFET 導(dǎo)通時(shí)間 10ns 的驅(qū) 動(dòng)最好。功率 MOSFET 可以工作范圍很廣,低電壓下幾十瓦達(dá) 1MHz 以上;數(shù)千瓦可達(dá)數(shù)百 kHz 。低電壓 器件導(dǎo)通電阻很小,隨電壓定額提高,導(dǎo)通電阻隨電壓增加指數(shù)增加。利用這一特性低電壓用于同步 整流,也可將低電壓 MOSFET 串聯(lián)在 BJT 發(fā)射極,利用 MOSFET 的開關(guān)速度,利用 BJT 的電壓定額。圖 3.6是這種組合的實(shí)用的例子。

43、圖 3.6中 U 為 MOSFET 和 BJT 驅(qū)動(dòng)電源。 T 為 BJT 的比例驅(qū)動(dòng)電流互感 器。 PWM 信號(hào)驅(qū)動(dòng) MOSFET(Tr1 。當(dāng) MOSFET 導(dǎo)通時(shí),導(dǎo)通壓降很小, 將 BJT 的發(fā)射極接地,驅(qū)動(dòng)電源 U 通過限流電阻 R 迫使 BJT 初始導(dǎo)通,一 旦 BJT 開始導(dǎo)通,設(shè)置在 BJT 集電極的電流互感器 T 在初級(jí)流過電流 I c ,在 次級(jí)正比感應(yīng)電流經(jīng) D 1注入到 BJT 基極。一般互感器變比 1/n<(1/ , 例如 n=1:10,而 BJT 的最小=15。這樣互感器注入到 BJT 的電流產(chǎn)生更大 的集電極電流,從而更大的基極電流注入,如此正反饋直至 BJ

44、T 飽和導(dǎo) 通。完成導(dǎo)通過程。 如果先將 MOSFET 關(guān)斷,首先 BJT 的發(fā)射極電位提高造成 BE 結(jié)反偏,集電極電流減少,互感器初級(jí)電流減少,基極電流減少,一旦進(jìn)入 BJT 放大區(qū)迅速正反饋關(guān)斷 BJT 。2圖 3.6 MOSFET與 BJT 組合 大電流低壓 MOSFET 導(dǎo)通電阻非常小,開關(guān)速度快;而 BJT 關(guān)斷時(shí),承受電壓是 U (BRCER。例如, 有一個(gè)通信電源雙路雙端正激中采用這種結(jié)構(gòu)。輸入電壓 550V, 峰值電流 23A 電路中應(yīng)用了 60A/50V的 MOSFET 和 70A/700V(U(BRCER 的 BJT 功率管。開關(guān)頻率達(dá) 50kHz 。高壓 MOSFET

45、也可與 IGBT 或 BJT 并聯(lián),驅(qū)動(dòng) MOSFET 先開通后關(guān)斷。因?yàn)?MOSFET 承擔(dān)了開 關(guān)過渡時(shí)間, BJT 或 IGBT 零電壓開通與關(guān)斷;導(dǎo)通時(shí),高壓 MOSFET 比 IGBT 或 BJT 具有更高的壓 降,負(fù)載電流大部分流經(jīng) IGBT 或 BJT ,只有很少部分通過 MOSFET ,減少了導(dǎo)通損耗。盡管如此, BJT 或 IGBT 的開關(guān)時(shí)間仍是限制提高頻率的主要因素。3.4.3 IGBTIGBT 結(jié)構(gòu)相似于 MOSFET 與 BJT 符合管。具有 MOSFET 的絕緣柵極輸入特性-電壓驅(qū)動(dòng)和相似 BJT 的導(dǎo)通壓降。但是由于 BJT 的基極未引出,導(dǎo)通剩余載流子復(fù)合時(shí)間長

46、,關(guān)斷時(shí)間長-嚴(yán)重拖尾 現(xiàn)象;輸出管是 PNP 結(jié)構(gòu),導(dǎo)通壓降一般比 NPN 結(jié)構(gòu)高。器件電壓定額一般 500V 以上,電流從數(shù)十 安到數(shù)千安。最適宜變頻調(diào)速和高功率變換。電壓電流越大,可工作的頻率就越低。3.5 光耦光耦合器簡稱光耦。它是有發(fā)光二極管與光敏晶體管組合而成的,利用光電效應(yīng)傳輸信號(hào)。它是 磁以外又一個(gè)提供輸入和輸出隔離傳輸信號(hào)器件,它比磁元件小而價(jià)廉。常用于需要隔離的小信號(hào)傳 輸。光耦是半導(dǎo)體器件,它具有半導(dǎo)體器件共有的屬性。應(yīng)用時(shí)應(yīng)當(dāng)注意如下問題:1 傳 輸比:=Ic /ID 。不同的初級(jí)二極管電流是不同的,有非常明顯得非線性;2傳 輸比和三極管的一樣,離散性很大,同時(shí)傳輸比也

47、與一樣與溫度有關(guān),且比溫度系數(shù) 大。3 如 果作為開關(guān),有開關(guān)延遲。一般延遲 0.21s 。如果是光敏晶體管與三極管復(fù)合提高傳輸比 的器件,延遲可達(dá) 35s.4 次 級(jí)輸出管存在暗電流,而且與溫度有關(guān)。5 在 高壓應(yīng)用時(shí),應(yīng)當(dāng)注意隔離電壓定額。3.6 運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器簡稱運(yùn)放。在學(xué)校中講到模擬技術(shù)基礎(chǔ)中運(yùn)算放大器時(shí),很少學(xué)生愿意花一點(diǎn)時(shí)間去 理解運(yùn)放的參數(shù)。運(yùn)放參數(shù)很多,在開關(guān)電源中影響運(yùn)放性能的主要參數(shù)有輸入失調(diào)、增益、增益帶 寬、相移和擺率等等。不管你是否運(yùn)用運(yùn)放,但你應(yīng)當(dāng)熟悉這些參數(shù)。3.6.1 輸入失調(diào)電壓 U os 圖 3.7所示增益為 11的同相比例放大器(為討論方便,輸入接

48、地,但失調(diào)的影響應(yīng)當(dāng)精確與加入輸入端電壓時(shí)相同。因?yàn)檩斎攵耸?接地的,我們可能真以為它的輸入也是零伏電壓。但 LM2902具有典型 的失調(diào)電壓為 2mV (如果不特別說明可能是正,也可能是負(fù)。因此 即使沒有輸入信號(hào),同相端將實(shí)際存在 2mV 輸入(正或負(fù)。當(dāng)然, 如果用在反相放大器,同樣的情況也會(huì)出現(xiàn)在反相端。此 2mV 好象外部的輸入信號(hào)一樣在輸出端將有 圖 3.7 輸入失調(diào)電壓22mV 輸出。此信號(hào)與有用信號(hào)疊加,如果在同相端引入 100mV 信號(hào),它的輸出可能是 100×11+0.022=1.122V,也可能是 1-0.022=1.078V。很明顯,此值與所用的電阻絕對(duì)值無關(guān),

49、只與電阻比值 (增益 有關(guān)。因此失調(diào)電壓只在象電流檢測 mV 級(jí)小信號(hào)放大和需要高增益時(shí)才顯得特別重要。3.6.2 輸入偏置電流因?yàn)檫\(yùn)放輸入級(jí)是一個(gè)差動(dòng)放大器,如果是由雙極型晶體管構(gòu)成,每個(gè)晶體管必然有一個(gè)偏置電 流,它是流入兩個(gè)輸入端的相同基極偏置電流。 LM2902典型的偏置電流 I b =90nA。如果圖 3.7運(yùn)放兩 個(gè)輸入端具有相同的輸入端電阻 100k/10k=9.1k ,對(duì)電路沒有任何影響。但是如果同相端不是 9.1k 接 地,而是 19.1k 接地,于是輸入電阻有 10k 差值,引起直流偏差電壓為 90×10=900V ,再乘以增益 10,引起輸出 9mV 的誤差,與

50、失調(diào)電壓引起的誤差可以比較。這就是為什么在兩個(gè)輸入端要用相同電 阻的理由。3.6.3 失調(diào)電流 I os兩個(gè)偏置電流之差就是失調(diào)電流(可以想象偏置電流是共模電流,而失調(diào)電流為差模電流。仍 用圖 3.7說明失調(diào)電流對(duì)放大器的影響。與失調(diào)電壓十分相似。因?yàn)檫\(yùn)放輸入阻抗不是無窮大,加一 個(gè)電壓在輸入端,從源流進(jìn)很小差值電流。如 LM2902典型電流為 5nA 。這意味著同相端(或反相 端有 5nA (正或負(fù)電流流入,是兩輸入端電流差。在圖示情況,在電阻 9.1k 上流過 5nA 電流,同 相端看進(jìn)去電壓為 U=5nA×9.1k=45.5V (也可以是-45.5V 。如果增益為 10, 在輸

51、出端有 455V 輸出,這將與輸入失調(diào)電壓相加?？梢?, 如果輸入電阻(源電阻和外接電阻較小時(shí),輸入失調(diào)電壓引 起的誤差比失調(diào)電流更重要;如果源電阻大時(shí),失調(diào)電流引起的誤差比失調(diào)電壓更重要。3.6.4 減少失調(diào)影響的措施由于失調(diào)引起的總誤差為G R I R I V V b os os ××+×+= ( (式中 G -放大器增益; R -兩個(gè)輸入電阻的平均值;R -兩個(gè)電阻差。造成失調(diào)誤差包括 3各部分: a. 為限制 I os 的影響,應(yīng)盡量減小運(yùn)放的輸入電阻。但是,反饋電阻受運(yùn)放輸出電流限制,普通運(yùn)放 一般為 ±57mA ,如果在你使用的電壓范圍超過最大電流,運(yùn)放飽和進(jìn)入非線性區(qū),輸入電阻不 能太小。同時(shí),反相運(yùn)算時(shí),電阻小意味著向信號(hào)源抽取更大的電流。當(dāng)信號(hào)源內(nèi)阻較大時(shí),降 低了放大器增益。b. 確認(rèn)輸入端電阻對(duì)稱以消除 I b 影響。c. 選擇恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)放,使 U os 最小。遺憾的是,低 U os 的運(yùn)放較高的工作電流,低的帶寬,或兩者都小。 在工程上,給定運(yùn)用場合在兩者之間折衷。 3.6.5 大電阻限制 如果希望運(yùn)放