不同开关器件的比较
电力电子开关器件仿真模型比较
电力电子开关器件仿真模型比较张薇琳张波丘东元褚利丽（广州华南理工大学电力学院，广东广州510640）Modeling of Power Electronic DevicesZhang Wei-lin, Zhang Bo, Qiu Dong-yuan, Chu Li-li(College of Electric Engineering, South China University of Technology, Guangzhou, 510640, China)摘要：电力电子开关器件的模型建立一直是一个研究难点，其真实性和精确性是衡量建模的标准。
本文对基本电力电子开关器件如二极管、GTO、晶闸管、MOSFET和IGBT的现有仿真模型进行了归纳和总结，并比较了各种器件不同模型之间的优缺点和适用场合，由此为电力电子开关器件的分析提供研究基础。
关键字：功率二极管；GTO；晶闸管；MOSFET；IGBT；仿真模型Abstract: There is always a difficulty in modeling of power electronic devices, with the validity and accuracy as its judgment. This paper reviews generic modeling approaches and simulations of some power electronic devices, including power diode, GTO, thyristor, MOSFET and IGBT. Their basic principles are described and their merits and limitations are remarked, which provides a basis for analysis of power electronic devices.Key words: power diode, GTO, thyristor, MOSFET, IGBT, simulation model1引言电力电子技术包括功率半导体器件与IC技术、功率变换技术及控制技术等几个方面，其中电力电子器件是电力电子技术的重要基础，也是电力电子技术发展的“龙头”。
隔离开关、断路器、空开区别
断路器高压断路器，和低压断路器是一种电气保护装置，它的种类特别多都有灭弧装置空气开关的全称是空气式低压断路器属于断路器的一种主要用于低压电路中，因为它是经过空气作为介质进行灭弧所以称为空气式低压断路器简称空气开关，我们平时家里的大楼里配电基本都是空气开关隔走开关是一种高压开关电器主要用于高压电路中它是一种没有灭弧装置的开关设施，主要用来断开无负荷电流的电路，隔绝电源，在分闸状态时有显然的断开点，以保证其余电气设施的安全检修。
在合闸状态时能靠谱地经过正常负荷电流及短路故障电流。
因它没有特意的灭弧装置，不可以切断负荷电流及短路电流。
所以，隔走开关只好在电路已被断路器断开的状况下才能进行操作，禁止带负荷操作，免得造成严重的设施和人身事故。
只有电压互感器、避雷器、励磁电流不超出 2A 的空载变压器，电流不超出 5A 的空载线路，才能用隔走开关进行直接操作。
电力应用中大多是用断路器和隔走开关系用，用断路器投、切负荷（故障）电流，用隔走开关形成显然断开点第一说一下断路器和空开统称断路器下边解说一下隔走开关和断路器的差异1.隔走开关：近似闸刀开关，没有防备过流、短路功能，无灭弧装置；不可以断开负荷电流和短路电流2.断路器：拥有过流、短路自动脱扣功能，带有消磁灭弧装置，能够用来接通、切断大电流；隔走开关只起到隔绝作用，后边的电路有故障了不可以自动断开，可是在检修时能够手动断开电路，保证检修人员的人身安全断路器不单能起到隔绝作用，能够保护后边的线路和设施，里面有热磁保护元器件，能够增添多种附件，可远程控制空开一般是对断路器的俗称隔走开关一般用在高压侧，起隔绝电路作用，主要在检修安装给一个显然分开点，一般与短路器配合使用；断路器用在高压、低压，有保护作用，有些高压带灭弧功能；空开低压侧居多，像一般家用开关、照明控制开关，也带有过流保护、漏电保护功能。
问断路器、隔走开关、空气开关、熔断器、刀闸、漏电保护器有什么差异答断路器用于接通和分断电路能断开短路电流作为短路保护和过载保护元件。
高压开关柜内部电气元器件及其作用
高压开关柜内部电气元器件及其作用配电中除外线外我们应用最多的就是开关柜（switch cabinet），开关柜是一种电气设备，是指按一定的线路方案将一次设备、二次设备组装而成的成套配电装置，是用来对线路、设备实施控制、保护的，分固定式和手车式，而按进出线电压等级又可以分高压开关柜（固定式和手车式）和低压开关柜（固定式和抽屉式）。
开关柜的结构大体类似，主要分为母线室、断路器室、二次控制室（仪表室）、馈线室，各室之间一般有钢板隔离。
内部元器件包括：母线（汇流排）、断路器、常规继电器、综合继电保护装置、计量仪表、隔离刀、指示灯、接地刀等。
下列介绍应用角度划分的开关柜及其配电相关应用。
（1）进线柜。
又叫受电柜，是用来从电网上接受电能的设备（从进线到母线），一般安装有断路器、CT、PT、隔离刀等元器件。
（2）出线柜。
也叫馈电柜或配电柜，是用来分配电能的设备（从母线到各个出线），一般也安装有断路器、CT、PT、隔离刀等元器件。
（3）母线联络柜。
也叫母线分断柜，是用来连接两段母线的设备（从母线到母线），在单母线分段、双母线系统中常常要用到母线联络，以满足用户选择不同运行方式的要求或保证故障情况下有选择的切除负荷。
（4）PT柜。
电压互感器柜，一般是直接装设到母线上，以检测母线电压和实现保护功能。
内部主要安装电压互感器PT、隔离刀、熔断器和避雷器等。
（5）隔离柜。
是用来隔离两端母线用的或者是隔离受电设备与供电设备用的，它可以给运行人员提供一个可见的端点，以方便维护和检修作业。
由于隔离柜不具有分断、接通负荷电流的能力，所以在与其配合的断路器闭合的情况下，不能够推拉隔离柜的手车。
在一般的应用中，都需要设置断路器辅助接点与隔离手车的联锁，防止运行人员的误操作。
（6）电容器柜。
也叫补偿柜，是用来作改善电网的功率因数用的，或者说作无功补偿，主要的器件就是并联在一起的成组的电容器组、投切控制回路和熔断器等保护用电器。
一般与进线柜并列安装，可以一台或多台电容器柜并列运行。
开关电源的开关管为什么选MOSFET，而非三极管
开关电源的开关管为什么选MOSFET，而非三极管场效应晶体管（FET，Field Effect Transistor），很大程度上会与双极性结型晶体管（BJT，Bipolor Junction Transistor）简称三极管，很多应用场景相似。
有些控制开关的应用场景下，两个似乎可以相互替代。
但是两者的不同导致了，应用场景的不同，和使用时的特性不同（频率、功耗等）。
1、两者的基本物理模型不相同三极管的理想模型是流控电流源，场效应管的理想物理模型是压控电流源。
2、输入阻抗不同三极管是电流控制器件，通过控制基极电流到达控制输出电流的目的。
因此，基极总有一定的电流，故三极管的输入电阻较低；场效应管是电压控制器件，其输出电流决定于栅源极之间的电压，栅极基本上不取电流，因此，它的输入电阻很高，可高达1MΩ～100000MΩ。
高输入电阻是场效应管的突出优点。
3、完全导通（饱和状态）的等效电阻值不同三极管导通时等效电阻值大，场效应管导通电阻小，只有几十毫欧姆，几毫欧，在现在的用电器件上，一般都用场效应管做开关来用，他的效率是比较高的。
在实际工作中，常用Ib*β=V/R作为判断临界饱和的条件。
根据Ib*β=V/R算出的Ib值，只是使晶体管进入了初始饱和状态，实际上应该取该值的数倍以上，才能达到真正的饱和；倍数越大，饱和程度就越深。
BJT的CE之间可以实现的最小电压差，是一个定值，所以随着电流的增大，功耗就是Ice*Vce。
对于9013、9012而言，饱和时Vce小于0.6V，Vbe小于1.2V。
下面是9013的特性表：BCP56比较常用于开关控制功能的三极管的一个特性参数表，其Vce（sat）也是最大值0.5V饱和区的现象就是：两个PN结均正偏。
那么Vce（sat）的最大值，也就是两个二极管正向导通电压的压差，这个压差可能很小，而半导体厂家保证这颗BJT的最大值是0.6V。
这个值有可能非常接近于0，但是一般来说和IC和温度相关。
MOSFET和IGBT区别
MOSFET和IGBT区别MOSFET和IGBT内部结构不同,决定了其应用领域的不同。
1,由于MOSFET的结构，通常它可以做到电流很大，可以到上KA,但是前提耐压能力没有IGBT强。
2,IGBT可以做很大功率，电流和电压都可以,就是一点频率不是太高，目前IGBT 硬开关速度可以到100KHZ,那已经是不错了.不过相对于MOSFET的工作频率还是九牛一毛，MOSFET可以工作到几百KHZ,上MHZ，以至几十MHZ，射频领域的产品. 3,就其应用，根据其特点：MOSFET应用于开关电源，镇流器,高频感应加热,高频逆变焊机,通信电源等等高频电源领域；IGBT集中应用于焊机，逆变器，变频器,电镀电解电源，超音频感应加热等领域开关电源（Switch Mode Power Supply;SMPS) 的性能在很大程度上依赖于功率半导体器件的选择，即开关管和整流器。
虽然没有万全的方案来解决选择IGBT还是MOSFET的问题，但针对特定SMPS应用中的IGBT 和 MOSFET进行性能比较，确定关键参数的范围还是能起到一定的参考作用。
本文将对一些参数进行探讨，如硬开关和软开关ZVS （零电压转换）拓扑中的开关损耗,并对电路和器件特性相关的三个主要功率开关损耗—导通损耗、传导损耗和关断损耗进行描述。
此外，还通过举例说明二极管的恢复特性是决定MOSFET 或 IGBT导通开关损耗的主要因素，讨论二极管恢复性能对于硬开关拓扑的影响。
导通损耗除了IGBT的电压下降时间较长外,IGBT和功率MOSFET的导通特性十分类似。
由基本的IGBT等效电路（见图1）可看出,完全调节PNP BJT集电极基极区的少数载流子所需的时间导致了导通电压拖尾（voltage tail）出现。
这种延迟引起了类饱和（Quasi-saturation）效应，使集电极/发射极电压不能立即下降到其VCE（sat）值。
这种效应也导致了在ZVS情况下，在负载电流从组合封装的反向并联二极管转换到 IGBT的集电极的瞬间，VCE电压会上升。
npn型三极管开关器件
npn型三极管开关器件npn型三极管是一种常用的开关器件，具有广泛的应用。
它由三个不同类型的半导体材料构成，分别是P型半导体、N型半导体和N 型半导体。
这三个半导体材料分别被称为基区、发射区和集电区。
在正常工作状态下，npn型三极管的基区与发射区之间会形成一条很小的电流路径，称为基极电流。
当输入信号施加在基极上时，基极电流会被放大，从而控制集电区的电流。
这种控制作用使得npn 型三极管可以用作开关，可以将输入信号转换为输出信号。
npn型三极管的工作原理基于PN结的正向偏置和反向偏置。
在正向偏置下，P型半导体中的空穴会向N型半导体中扩散，而N型半导体中的电子会向P型半导体中扩散。
这种扩散过程会导致PN结周围形成一个耗尽层，阻止电流通过。
当输入信号施加在基极上时，如果输入信号是高电平，那么基极电流会增加，进而使得发射区的电流也增加。
这会导致集电区的电流增加，从而使得输出信号为高电平。
相反，如果输入信号是低电平，那么基极电流会减少，进而使得发射区的电流也减少。
这会导致集电区的电流减少，从而使得输出信号为低电平。
npn型三极管作为开关器件的优点是具有较高的开关速度和较小的功耗。
它可以快速地从开启状态切换到关闭状态，并且在关闭状态下几乎不消耗能量。
这使得npn型三极管在数字电路和模拟电路中得到广泛应用。
npn型三极管作为一种常用的开关器件，在电子领域发挥着重要的作用。
它的工作原理简单明了，具有较高的开关速度和较小的功耗，使其成为许多电路设计中不可或缺的一部分。
通过合理的使用和设计，npn型三极管可以帮助我们实现各种电子设备的功能，提高电路的性能和效率。
单片机开关元器件名称
单片机开关元器件名称单片机开关元器件名称包括以下几种：1. 按钮开关：按钮开关是一种常见的单片机开关元器件，它通过按下或释放按钮来控制电路的通断。
按下按钮时，电路闭合；释放按钮时，电路断开。
常见的按钮开关有自锁型、非自锁型、带灯型等。
2. 切换开关：切换开关也是一种常见的单片机开关元器件，它可以通过旋转或拉动来控制电路的通断。
切换开关通常有多个档位，可以选择不同的电路连接方式。
常见的切换开关有单极双throw（SPDT）、双极双throw（DPDT）等。
3. 滑动变阻器：滑动变阻器是一种可以调节电阻值的单片机开关元器件，它通过滑动滑块来改变电阻值，从而改变电路参数。
滑动变阻器通常用于音量调节、亮度调节等场合。
4. 旋转编码器：旋转编码器是一种可以输出旋转方向和位置信息的单片机开关元器件，它通过旋转编码盘来产生脉冲信号，并根据脉冲信号来确定旋转方向和位置。
旋转编码器通常用于控制旋转机构的位置和方向。
5. 光电开关：光电开关是一种可以通过光信号来控制电路的单片机开关元器件，它通过发射和接收光信号来实现电路的通断。
光电开关通常用于自动化控制和检测。
6. 磁性开关：磁性开关是一种可以通过磁信号来控制电路的单片机开关元器件，它通过磁场的变化来实现电路的通断。
磁性开关通常用于安全门、车门等场合。
7. 触摸开关：触摸开关是一种可以通过触摸来控制电路的单片机开关元器件，它通过感应人体静电场来实现电路的通断。
触摸开关通常用于智能家居、安防系统等场合。
以上是常见的单片机开关元器件名称，它们在不同场合有着不同的应用。
在选择单片机开发板或设计自己的硬件时，需要根据具体需求选择合适的元器件。
不同开关的断开和闭合原理
不同开关的断开和闭合原理开关是一种常见的电气设备，它在电路中起着控制电流的流通的作用。
开关一般由外壳、导电片、弹簧、触点等部件组成，其断开和闭合原理主要与触点之间的接触状态相关。
在开关断开状态时，触点之间没有电接触，电流无法通过触点流通。
而在开关闭合状态时，触点之间形成了电接触，电流得以通过开关流通。
开关的断开和闭合原理可以通过以下两种常见的开关类型来解释：机械开关和电子开关。
一、机械开关的断开和闭合原理：机械开关是利用机械力的作用，通过力的引导实现开关的断开和闭合。
1. 断开原理：在机械开关断开状态下，通常由弹簧的作用力将触点分离，使得触点之间断开，电路中的电流流通被阻断。
当外力作用在开关上，压缩弹簧，使得触点接触，电流得以通过，开关闭合。
2. 闭合原理：在机械开关闭合状态下，触点之间由于机械力的作用而接触，形成了电接触。
这样，电流得以通过触点流通，电路闭合。
当外力解除压力后，弹簧恢复原状，触点分离，开关断开。
二、电子开关的断开和闭合原理：电子开关是利用电信号的作用，通过电子元器件实现开关的断开和闭合。
1. 断开原理：电子开关在断开状态下，一般通过热、电或磁等信号作用在控制端，使得控制端的电子元器件工作，以切断触点之间的电连接。
例如，在晶体管开关中，通过调节基极电流，可以控制集电极和发射极之间的电连接状态，从而实现开关的断开。
2. 闭合原理：电子开关在闭合状态下，同样通过信号的作用，在控制端的电子元器件工作，以建立触点之间的电连接。
例如，在晶体管开关中，通过控制基极电流，可以使得集电极和发射极之间形成电连接，电路闭合。
总体而言，不同类型的开关利用机械力或电信号的作用，通过控制触点的状态实现开关的断开和闭合。
机械开关利用弹簧力和外力的作用，而电子开关则通过电子元器件的工作来实现。
无论是机械开关还是电子开关，其断开和闭合原理都是依赖于触点之间的接触状态决定的。