我們都知道開關電源是很奇妙的東西。它們消除了線性電源中使用的笨重變壓器,并提供高效的電源轉換。他們可以上臺或下臺。如果輸入電源降得太低,有些甚至足夠聰明,可以處理這兩種功能。而且它們變得易于使用:選擇具有正確輸入電壓、輸出電壓和電流規(guī)格的芯片;添加一個便宜的電感器,可能還有一個或兩個分立的 FET;把它放在一塊板上——完成。
電機應用呈上升趨勢,過去十年中功率 MOSFET 器件的成本顯著降低,特別是用于低壓(小于 100 伏)電機驅動應用的 MOSFET 柵極驅動 IC 以及微控制器,簡化了實施離散設計。以下是您需要了解的基礎知識,以便讓經濟高效的高性能有刷直流、無刷直流、開關磁阻和步進電機設計為您工作。
靜電可能是導致模擬和數字電路無法使用的因素之一。當不同的材料相互摩擦導致電荷在物體表面積聚時,通常會發(fā)生靜電。當它向物體放電時,這稱為靜電放電 (ESD)。
開關穩(wěn)壓器使用輸出級,重復切換“開”和“關”狀態(tài),與能量存貯部件(電容器和感應器)一起產生輸出電壓。它的調整是通過根據輸出電壓的反饋樣本來調整切換定時來實現的。
在進行高溫/高可靠性設計時,必須閱讀和理解的不僅僅是數據表。不能只看片材就認為該部件適用于例如 125°C 的應用。許多軍用規(guī)格零件在環(huán)境條件下的大部分測試中僅能通過 1,000 小時的測試。如果設備必須持續(xù)使用 5,000 小時、10,000 小時甚至更長時間,這可能會帶來很多驚喜。
為滿足汽車應用的苛刻性能和惡劣環(huán)境條件,組件制造商開發(fā)了專業(yè)級鉭電容器,以確保長期的電氣性能穩(wěn)定性。專業(yè)的鉭技術滿足了汽車行業(yè)對在電氣和機械應力下保持高性能標準的堅固電容器的需求。已經進行了技術改進,加強了電容器的結構,并使其在各種應用中具有更強大的性能。
京瓷 AVX 推出了配備該公司 FLEXITERM 軟端接技術的汽車級多層壓敏電阻 (MLV),該技術已廣泛應用于數個汽車級多層陶瓷電容器 (MLCC) 上超過 15 年。與汽車引擎蓋下應用(例如直接連接到電池導軌的發(fā)動機傳感器)中的競爭解決方案相比,FLEXITERM 軟端接技術提高了可靠性以及機械和熱機械性能。
雖然電容器版本沒有太大變化,但現在有許多新的電源應用,例如替代能源、電動汽車 (EV)、儲能等。本文將比較各種技術并考慮一些使用示例。
鋁電解電容器的保養(yǎng)和饋電的一個重要因素是清潔。橡膠端封對氯化或石油基清潔溶劑特別敏感。這不像 30 年前使用氟利昂基脫脂劑清潔電路板時那樣嚴重,但如果您不小心,在補漆或返工期間仍然可能出現問題。最糟糕的是,污染導致的故障不會立即出現,而是在現場出現。適當使用水和異丙醇是公認的清潔溶劑。與往常一樣,請遵循電容器制造商的建議。
鋁電解類型是需要非常大電容值的首選組件。它們在幾乎所有絕對尺寸不是首要設計因素的電子設備中無處不在。鋁電解類型具有數百伏量級的大額定電壓和數千微法量級的巨大電容值。有專門品種的“超級電容器”,其電容值超過整法拉,這些主要用作電池替代品,而不是大容量去耦。
陶瓷電容器沒有固有的磨損機制,高介電 2 類電容器 (X7R) 在使用過程中會由于施加電壓和老化而損失超過 85% 的電容,但即便如此,它們也不會發(fā)生災難性的故障。陶瓷電容器非常有用,除非需要大于微法拉區(qū)域的值,因此對于體去耦應用,需要其他類型。在這里,我們看看替代方案。
現在,在許多使用電動機的應用中,該技術需要不同的速度。變速驅動器(VSD)在電機工業(yè)應用中的驅動效率方面發(fā)揮著重要作用,無論是在設計階段還是在車間。
我們提到一個關鍵應用是電源轉換器或逆變器的直流總線上的電容器,提供“穿越”或“保持”的需求是選擇鋁電解電容器或薄膜電容器類型的一個差異化因素。舉個例子,看看每種類型是如何適合的,也許很有啟發(fā)性。采用具有功率因數校正前端的 90% 效率、1kW 離線 AC-DC 轉換器。其內部直流母線以 400VDC 標稱工作,在轉換器停止調節(jié)之前降至 300VDC。
聚丙烯膜電容器是有感結構,用聚丙烯作為電介質和鋁箔為電極繞制而成,導線采用鍍錫銅包鋼線,使用環(huán)氧樹脂包封。體積小,重量輕;更好穩(wěn)定性和可靠性。引線直接點焊于電極,損耗小。廣泛用于電視機,收錄機,DVD及各種通訊器材電子儀器的直流、脈沖電路中。
設計電力電子設備的工程師發(fā)現,從儲能到濾波器和去耦等多種功能都需要電容器。有不同的電容器類型可供選擇,乍一看,它們的電容和電壓額定值似乎相同,但性能卻不盡相同。不正確的選擇充其量會導致昂貴的“過度設計”的解決方案,最壞的情況是導致產品不可靠或不安全。