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主动元件和被动元件在电源模块中的作用

主动元件和被动元件在电源模块中的作用

2024-01-09

电源模块作为一种交直流电的相互转换设备,由各种电路和元件组成,电路元件种类繁多,每一种元件都有其独特的功能和特性。有源元件通常也被称为主动元件,可以根据其内部结构和工作原理分为电源元件和放大元件。主动元件除了输入信号外,还必须要有外加电源才可以正常工作,细分有分立元件和集成电路两类。

 

电源元件:

电源元件是能够提供电能的,常见有电池和发电机。它们将化学能、机械能或其他形式的能量转换为电能,并向电路供应电力。电源元件通常具有两个输出端,一个是正极(正电压),另一个是负极(负电压)。

 

放大元件:

放大元件是能够放大信号的元件,常见的例子是晶体管和操作放大器。它们可以增加电路中的信号强度或功率,使得信号能够被有效地传输、处理或驱动其他元件。放大元件通常需要外部电源供应正常工作。

 

晶体管(Transistor):

晶体管是一种半导体器件,用于放大和开关电信号。它有不同的类型,如双极性晶体管(BJT)和场效应晶体管(FET)。

 

操作放大器(Operational Amplifier,简称Op-Amp):

操作放大器是一种高增益放大器,常用于电路中的信号放大、滤波和信号调理等应用。它通常有一个差分输入和一个单端输出,可以用于各种信号处理和控制电路中。

 

整流器(Rectifier):

整流器用于将交流电信号转换为直流电信号。它常用于电源和电路中,将交流电转换为直流电供应给其他电子元件。

 

二极管(Diode):

二极管是一种最简单的有源元件,具有单向导电性。它用于电路中的整流、开关和保护等功能。

 

集成电路(Integrated Circuit,简称IC):

集成电路是将多个电子元件和电路集成在一个芯片上的器件,它可以包含各种有源元件,如放大器、计数器、时钟等。可以实现电能转换和管理,保障电能稳定等。

 

无源元件通常也被称为被动元件,只能被动顺从地响应电信号。在具体电路中,被动元件不影响信号的基本特征,仅仅是让信号通过并未加以更改。被动元件有电路类和连接类之分,电路类分为电阻、电容、电感、变压器、按键、继电器、开关、蜂鸣器等,连接类分为连接器、电缆、插座、PCB等。

 

电阻有很多不同的类型,包括固定电阻、可调电阻和敏感电阻,而固定电阻又可以进一步分为线绕电阻、实心电阻、薄膜电阻等,敏感电阻则包括压敏电阻、热敏电阻等。

 

固定电阻

固定阻值的电阻是优化系统效率的重要一环,比如电源模块中MOSFET输入前面的电阻,往往我们会希望尽可能的大一些,低阻值的电阻会很容易发热,系统效率就很难提升,但又不能说越大越好,否则电容充电会变慢,影响BUCK电路的启动时间,效率同样上不去。

 

可调电阻

电阻中的可调电阻能够帮助系统调节输出端的精准度,对不同的负载有更好的响应能力。

 

敏感电阻

压敏电阻和热敏电阻是电源模块中常见的敏感电阻,一般用于提升电源模块的可靠性。比如热敏电阻中的NTC,由于其温度越高阻抗越小,因此能够在系统启动的时候提供很好的保护作用,避免出现瞬间冲击的大电流。压敏电阻的选择则和允许电压上限、钳位电压上限、可承受浪涌电流息息相关,能够在电压突变的情况下保护电路。

 

电容

旁路电容、去耦电容和滤波电容是在电源模块中常见的电容。旁路电容使得交流电在系统电路中不需要通过电阻,进而避免了压降。在交流信号处理电路中,通过耦合电容连接信号源和信号处理电路,使得前后级放大电容的直流工作点不受影响。滤波电容在输出端能够滤除直流中不需要的交流成分。电容在电源模块中还会承担稳频、调谐、定时、补偿等作用。

 

电感

电感具有通直流阻交流的特性,用于对交流信号进行隔离、滤波。在电源模块输入端加入共模电感能够减少辐射、降低高频共模噪音。电感常与电容一起用在输入和输出滤波电路上,用来平滑电流。