初级侧部分上ppt课件

1、研发中心 彭磊上开关电源的拓扑构造分类 10W以内常用以内常用RCC(自激振荡自激振荡)拓扑方式拓扑方式 10W-100W以内常用反激式拓扑以内常用反激式拓扑75W以以上电源有上电源有PF值要求值要求 100W-300W 正激、双管反激、准谐振正激、双管反激、准谐振 300W-500W 准谐振、双管正激、半桥等准谐振、双管正激、半桥等 500W-2000W 双管正激、半桥、全桥双管正激、半桥、全桥 2000W以上以上 全桥全桥反激开关电源特点 在开关电源市场中在开关电源市场中,400W以下的电源大约占了市以下的电源大约占了市场的场的70-80%,而其中反激式电源又占大部分而其中反激式电源又占大

2、部分,几乎几乎常见的消费类产品全是反激式电源。常见的消费类产品全是反激式电源。 优点：本钱低优点：本钱低,外围元件少，低耗能，适用于宽外围元件少，低耗能，适用于宽电电 压范围输入压范围输入,可多组输出可多组输出. 缺陷：输出纹波比较大。缺陷：输出纹波比较大。(输出加低内阻滤波电输出加低内阻滤波电容或加容或加LC噪声滤波器可以改善噪声滤波器可以改善) 今天以自行车充电器为例，详细讲解反激开关电今天以自行车充电器为例，详细讲解反激开关电源的设计流程及元器件的选择方法。源的设计流程及元器件的选择方法。隔分开关电源框架构造图EMI整流滤波变压器次级整流滤波开关器件PWM 控制IC隔离器件采样反响输出高

3、压区域低压区域电源电路原理图初级侧部分第一个安规元件保险管 作用：作用： 平安防护。在电源出现异常时，为了维护中心器件平安防护。在电源出现异常时，为了维护中心器件不遭到损坏。不遭到损坏。 技术参数：技术参数： 额定电压额定电压V、额定电流、额定电流I、熔断时间、熔断时间I2RT。 分类：分类： 快断、慢断、常规快断、慢断、常规保险管的计算方法 0.6为不带功率因数校正的功率因数估值为不带功率因数校正的功率因数估值 Po输出功率输出功率 效率设计的评价值效率设计的评价值 Vinmin 最小的输入电压最小的输入电压 2为阅历值，在实践运用中，保险管的取值范围为阅历值，在实践运用中，保险管的取值范围

4、是实际值的是实际值的1.53倍。倍。 0.98 PF值值关于功率因数 大部分用电设备中，其任务电压直接取自交流电网。所以电网中会大部分用电设备中，其任务电压直接取自交流电网。所以电网中会有许多家用电器、工业电子设备等等非线性负载，这些用电器在运用有许多家用电器、工业电子设备等等非线性负载，这些用电器在运用过程中会使电网产生谐波电压和电流。没有采取功率因数校正技术的过程中会使电网产生谐波电压和电流。没有采取功率因数校正技术的AC-DC整流电路，输入电流波形呈尖脉冲状。交流网侧功率因数只整流电路，输入电流波形呈尖脉冲状。交流网侧功率因数只需需0.50.7，电流的总谐波畸变，电流的总谐波畸变THD很

5、大，可超越很大，可超越100%。采用功。采用功率因数校正技术，功率因数值为率因数校正技术，功率因数值为0.999时，时，THD约为约为3%。为了防止电。为了防止电网的谐波污染，或限制电子设备向电网发射谐波电流，国际上曾经制网的谐波污染，或限制电子设备向电网发射谐波电流，国际上曾经制定了许多电磁兼容规范，有定了许多电磁兼容规范，有IEEE519、IEC1000-3-2等。等。 功率因数的校正功率因数的校正(PFC)主要有两种方法：无源功率因数校正和有源主要有两种方法：无源功率因数校正和有源功率因数校正。无源功率因数校正利用线性电感器和电容器组成滤波功率因数校正。无源功率因数校正利用线性电感器和电

6、容器组成滤波器来提高功率因数、降低谐波分量。这种方法简单、经济，在小功率器来提高功率因数、降低谐波分量。这种方法简单、经济，在小功率中可以获得好的效果。但是，在较大功率的供电电源中，大量的能量中可以获得好的效果。但是，在较大功率的供电电源中，大量的能量必需被这种滤波器储存和管理，因此需求大电感器和电容器，这样体必需被这种滤波器储存和管理，因此需求大电感器和电容器，这样体积和分量就比较大也不太经济，而且功率因数的提高调和波的抑制也积和分量就比较大也不太经济，而且功率因数的提高调和波的抑制也不能到达理想的效果。有源功率因数校正是运用所谓的有源电流控制不能到达理想的效果。有源功率因数校正是运用所谓的

7、有源电流控制功率因数的校正方法，可以迫使输入电流跟随供电的正弦电压变化。功率因数的校正方法，可以迫使输入电流跟随供电的正弦电压变化。这种功率因数校正有体积小、分量轻、功率因数可接近这种功率因数校正有体积小、分量轻、功率因数可接近1等优点。等优点。相关知识NTC的作用 NTC是以氧化锰等为主要原料制造的精细半导体电子陶瓷是以氧化锰等为主要原料制造的精细半导体电子陶瓷元件。电阻值随温度的变化呈现非线性变化，电阻值随温元件。电阻值随温度的变化呈现非线性变化，电阻值随温度升高而降低。利用这一特性，在电路的输入端串联一个度升高而降低。利用这一特性，在电路的输入端串联一个负温度系数热敏电阻添加线路的阻抗，

8、这样就可以有效的负温度系数热敏电阻添加线路的阻抗，这样就可以有效的抑制开机时产生的浪涌电压构成的浪涌电流。当电路进入抑制开机时产生的浪涌电压构成的浪涌电流。当电路进入稳态任务时，由于线路中继续任务电流引起的稳态任务时，由于线路中继续任务电流引起的NTC发热，发热，使得电阻器的电阻值变得很小，对线路呵斥的影响可以完使得电阻器的电阻值变得很小，对线路呵斥的影响可以完全忽略。全忽略。NTC的选择公式 对上面的公式解释如下：对上面的公式解释如下： 1. Rt 是热敏电阻在是热敏电阻在T1温度下的阻值；温度下的阻值； 2. Rn是热敏电阻在是热敏电阻在Tn常温下的标称阻值；常温下的标称阻值； 3. B是

9、材质参数；是材质参数；(常用范围常用范围2000K6000K) 4. exp是以自然数是以自然数 e 为底的指数为底的指数 e =2.71828 ； 5. 这里这里T1和和Tn指的是指的是K度即开尔文温度，度即开尔文温度，K度度=273.15(绝对温度绝对温度)+摄氏度；摄氏度； 压敏电阻的作用 压敏电阻是一种限压型维护器件。利用压敏电阻的非压敏电阻是一种限压型维护器件。利用压敏电阻的非线性特性，当过电压出如今压敏电阻的两极间，压敏线性特性，当过电压出如今压敏电阻的两极间，压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的维护。实现

10、对后级电路的维护。 主要作用：过电压维护、防雷、抑制浪涌电流、吸收主要作用：过电压维护、防雷、抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、高压灭弧、消噪、维护半导体元器尖峰脉冲、限幅、高压灭弧、消噪、维护半导体元器件等。件等。 主要参数有：压敏电压、通流容量、结电容、呼应时主要参数有：压敏电压、通流容量、结电容、呼应时间等。间等。 压敏电阻的呼应时间为压敏电阻的呼应时间为ns级，比空气放电管快，比级，比空气放电管快，比TVS管瞬间抑制二极管稍慢一些，普通情况下用管瞬间抑制二极管稍慢一些，普通情况下用于电子电路的过电压维护其呼应速度可以满足要求。于电子电路的过电压维护其呼应速度可以满足要求。 选取压敏电阻

11、的方法压敏电阻虽然能吸收很大的浪涌电能量，但不能接受毫安级以上的继压敏电阻虽然能吸收很大的浪涌电能量，但不能接受毫安级以上的继续电流，在用作过压维护时必需思索到这一点。压敏电阻的选用，普续电流，在用作过压维护时必需思索到这一点。压敏电阻的选用，普通选择标称压敏电压通选择标称压敏电压V1mA和通流容量两个参数。和通流容量两个参数。 a 为电路电压动摇系数，普通取值为电路电压动摇系数，普通取值1.2.Vrms 为交流输入电压有效值。为交流输入电压有效值。b 为压敏电阻误差，普通取值为压敏电阻误差，普通取值0.85.C 为元件的老化系数，普通取值为元件的老化系数，普通取值0.9.2 为交流形状下要思

12、索峰峰值。为交流形状下要思索峰峰值。V1mA 为压敏电阻电压实践取值近似值为压敏电阻电压实践取值近似值通流容量，即最大脉冲电流的峰值是环境温度为通流容量，即最大脉冲电流的峰值是环境温度为25情况下，对于规情况下，对于规定的冲击电流波形和规定的冲击电流次数而言，压敏电压的变化不超定的冲击电流波形和规定的冲击电流次数而言，压敏电压的变化不超越越 10时的最大脉冲电流值。时的最大脉冲电流值。 选取压敏电阻的方法 结合前面所述，来看一下本电路中压敏电结合前面所述，来看一下本电路中压敏电阻的型号所对应的相关参数。阻的型号所对应的相关参数。EMI电路 X电容，共模电感也叫共模扼流圈电容，共模电感也叫共模扼

13、流圈 ，Y电容电容 根据根据IEC 60384-14,安规电容器分为安规电容器分为X电容及电容及Y电电容容: 1. X电容是指跨与电容是指跨与L-N之间的电容器之间的电容器, 2. Y电容是指跨与电容是指跨与L-G/N-G之间的电容器之间的电容器. 安规电容之-X电容 X电容多项选择用耐纹波电流比较大的聚脂薄膜类电容。电容多项选择用耐纹波电流比较大的聚脂薄膜类电容。这种类型的电容这种类型的电容,体积较大体积较大,但其允许瞬间充放电的电流也但其允许瞬间充放电的电流也很大很大,而其内阻相应较小。而其内阻相应较小。 X电容容值选取是电容容值选取是uF级，此时必需在级，此时必需在X电容的两端并联一电容

14、的两端并联一个平安电阻个平安电阻,用于防止电源线拔插时用于防止电源线拔插时,由于该电容的充放电由于该电容的充放电过程而致电源线插头长时间带电。过程而致电源线插头长时间带电。 平安规范规定平安规范规定,当正在当正在任务之中的机器电源线被拔掉时任务之中的机器电源线被拔掉时,在两秒钟内在两秒钟内,电源线插头电源线插头两端带电的电压两端带电的电压(或对地电位或对地电位)必需小于原来额定任务电压必需小于原来额定任务电压的的30%。 作为平安电容之一的作为平安电容之一的X电容电容,也要求必需获得平安检测机构也要求必需获得平安检测机构的认证。的认证。X电容普通都标有平安认证标志和耐压电容普通都标有平安认证标

15、志和耐压AC250V或或AC275V字样字样,但其真正的直流耐压高达但其真正的直流耐压高达2000V以上以上,运运用的时候不要随意运用标称耐压用的时候不要随意运用标称耐压AC250V或者或者DC400V之之类的的普通电容来代用。类的的普通电容来代用。安规电容之-X电容 X电容主要用来抑制差模干扰电容主要用来抑制差模干扰 平安等级平安等级 峰值脉冲电压峰值脉冲电压 等级等级IEC664 X1 2.5kV 4.0kV X2 2.5kV X3 1.2kV X电容没有详细的计算公式，前期选择都是根据阅历值，电容没有详细的计算公式，前期选择都是根据阅历值，后期在实践测试中，根据测试结果做适当的调整。后期

16、在实践测试中，根据测试结果做适当的调整。 阅历：假设电路采用两级阅历：假设电路采用两级EMI，那么前级选择，那么前级选择0.47uF,后级后级采用采用0.1uF电容。假设为单级电容。假设为单级EMI，那么选择，那么选择0.47uF电容。电容。电容的容量大小跟电源功率没有直接关系电容的容量大小跟电源功率没有直接关系安规电容之-Y电容 交流电源输入分为交流电源输入分为3个端子：火线个端子：火线L/零线零线N/地线地线G。在火线和地线之间以及在零线和地线之间并接的。在火线和地线之间以及在零线和地线之间并接的电容电容, 这两个这两个Y电容衔接的位置比较关键电容衔接的位置比较关键,必需需求符合相必需需求

17、符合相关平安规范关平安规范, 以防引起电子设备漏电或机壳带电以防引起电子设备漏电或机壳带电,容易危及容易危及人身平安及生命。它们都属于平安电容人身平安及生命。它们都属于平安电容,从而要求电容值从而要求电容值不能偏大不能偏大,而耐压必需较高。而耐压必需较高。 Y电容主要用于抑制共模干扰电容主要用于抑制共模干扰 Y电容的存在使得开关电源有一项漏电流的电性目的。电容的存在使得开关电源有一项漏电流的电性目的。 任务在亚热带的机器任务在亚热带的机器,要求对地漏电电流不能超越要求对地漏电电流不能超越0.7mA;任务在温带机器任务在温带机器,要求对地漏电电流不能超越要求对地漏电电流不能超越0.35mA。因。

18、因此此,Y电容的总容量普通都不能超越电容的总容量普通都不能超越4700PF472。Y电容的作用及取值阅历Y电容底下又分为电容底下又分为Y1, Y2, Y3，Y4, 主要差別在于主要差別在于: 1. Y1耐高压大于耐高压大于8 kV,属于双重绝缘或加强绝缘属于双重绝缘或加强绝缘|额定电压范额定电压范围围 250V 2. Y2耐高压大于耐高压大于5 kV,属于根本绝缘或附加绝缘属于根本绝缘或附加绝缘|额定电压范额定电压范围围150V 250V 3. Y3耐高压耐高压 2.5KV 5KV 属于根本绝缘或附加绝缘属于根本绝缘或附加绝缘|额定电额定电压范围压范围150V 250V 4. Y4耐高压大于耐

19、高压大于2.5 kV属于根本绝缘或附加绝缘属于根本绝缘或附加绝缘|额定电压额定电压范围范围NP2 | NP2 otherwise 匝比的计算匝比的计算 n=Dmax/(1-Dmax)/Vout+Vf 次级线圈的计算次级线圈的计算 NS=NP/n 辅助绕组线圈的计算辅助绕组线圈的计算Nfb=(Vf+Vfb/Vout+Vf)*NS 反推验证反推验证Dmax Dmax=n*(Vout+Vf)/2*Vinmin+n*(Vout+Vf) 气隙的计算气隙的计算 Lg=4*3.14*10-7*NP2*Ae/Lp 为什么要开气隙？为什么要开气隙？ 反激变换器中，变压器起着电感和变压器反激变换器中，变压器起着电感和变压器的双重作用，因此变压器磁芯处于直流偏磁形状，的双重作用，因此变压器磁芯处于直流偏磁形状，为防磁饱和因此要参与气隙。为防磁饱和因此要参与气