反激開(kāi)關(guān)電源各部分詳細(xì)介紹---初級(jí)部分(上下)

1、研發(fā)中心 彭磊（上）開(kāi)關(guān)電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類(lèi) 10W以?xún)?nèi)常用以?xún)?nèi)常用RCC(自激振蕩自激振蕩)拓?fù)浞绞酵負(fù)浞绞?10W-100W以?xún)?nèi)常用反激式拓?fù)洌ㄒ詢(xún)?nèi)常用反激式拓?fù)洌?5W以以上電源有上電源有PF值要求）值要求） 100W-300W 正激、雙管反激、準(zhǔn)諧振正激、雙管反激、準(zhǔn)諧振 300W-500W 準(zhǔn)諧振、雙管正激、半橋等準(zhǔn)諧振、雙管正激、半橋等 500W-2000W 雙管正激、半橋、全橋雙管正激、半橋、全橋 2000W以上以上 全橋全橋反激開(kāi)關(guān)電源特點(diǎn) 在開(kāi)關(guān)電源市場(chǎng)中在開(kāi)關(guān)電源市場(chǎng)中,400W以下的電源大約占了市以下的電源大約占了市場(chǎng)的場(chǎng)的70-80%,而其中反激式電源又占大部分而其中反激

2、式電源又占大部分,幾乎幾乎常見(jiàn)的消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品全是反激式電源。常見(jiàn)的消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品全是反激式電源。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：成本低：成本低,外圍元件少，低耗能，適用于寬電外圍元件少，低耗能，適用于寬電 壓范圍輸入壓范圍輸入,可多組輸出可多組輸出. 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：輸出紋波比較大。：輸出紋波比較大。(輸出加低內(nèi)阻濾波電容輸出加低內(nèi)阻濾波電容或加或加LC噪聲濾波器可以改善噪聲濾波器可以改善) 今天以自行車(chē)充電器為例，詳細(xì)講解反激開(kāi)關(guān)電今天以自行車(chē)充電器為例，詳細(xì)講解反激開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)流程及元器件的選擇方法。源的設(shè)計(jì)流程及元器件的選擇方法。隔離開(kāi)關(guān)電源框架結(jié)構(gòu)圖EMI整流濾波變壓器次級(jí)整流濾波開(kāi)關(guān)器件PWM 控制IC隔離器件采

3、樣反饋輸出高壓區(qū)域低壓區(qū)域電源電路原理圖初級(jí)側(cè)部分第一個(gè)安規(guī)元件保險(xiǎn)管 作用：作用： 安全防護(hù)。在電源出現(xiàn)異常時(shí)，為了保護(hù)核心器件不安全防護(hù)。在電源出現(xiàn)異常時(shí)，為了保護(hù)核心器件不受到損壞。受到損壞。 技術(shù)參數(shù)：技術(shù)參數(shù)： 額定電壓額定電壓V、額定電流、額定電流I、熔斷時(shí)間、熔斷時(shí)間I2RT。 分類(lèi)：分類(lèi)： 快斷、慢斷、常規(guī)快斷、慢斷、常規(guī)保險(xiǎn)管的計(jì)算方法 0.6為不帶功率因數(shù)校正的功率因數(shù)估值為不帶功率因數(shù)校正的功率因數(shù)估值 Po輸出功率輸出功率 效率（設(shè)計(jì)的評(píng)估值）效率（設(shè)計(jì)的評(píng)估值） Vinmin 最小的輸入電壓最小的輸入電壓 2為經(jīng)驗(yàn)值，在實(shí)際應(yīng)用中，保險(xiǎn)管的取值范圍為經(jīng)驗(yàn)值，在實(shí)際應(yīng)用

4、中，保險(xiǎn)管的取值范圍是理論值的是理論值的1.53倍。倍。 0.98 PF值值關(guān)于功率因數(shù) 大部分用電設(shè)備中，其工作電壓直接取自交流電網(wǎng)。所以電網(wǎng)中會(huì)大部分用電設(shè)備中，其工作電壓直接取自交流電網(wǎng)。所以電網(wǎng)中會(huì)有許多家用電器、工業(yè)電子設(shè)備等等非線性負(fù)載，這些用電器在使用有許多家用電器、工業(yè)電子設(shè)備等等非線性負(fù)載，這些用電器在使用過(guò)程中會(huì)使電網(wǎng)產(chǎn)生諧波電壓和電流。沒(méi)有采取功率因數(shù)校正技術(shù)的過(guò)程中會(huì)使電網(wǎng)產(chǎn)生諧波電壓和電流。沒(méi)有采取功率因數(shù)校正技術(shù)的AC-DC整流電路，輸入電流波形呈尖脈沖狀。交流網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)只整流電路，輸入電流波形呈尖脈沖狀。交流網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)只有有0.50.7，電流的總諧波畸變（，電

5、流的總諧波畸變（THD）很大，可超過(guò)）很大，可超過(guò)100%。采用功。采用功率因數(shù)校正技術(shù)，功率因數(shù)值為率因數(shù)校正技術(shù)，功率因數(shù)值為0.999時(shí)，時(shí)，THD約為約為3%。為了防止電。為了防止電網(wǎng)的諧波污染，或限制電子設(shè)備向電網(wǎng)發(fā)射諧波電流，國(guó)際上已經(jīng)制網(wǎng)的諧波污染，或限制電子設(shè)備向電網(wǎng)發(fā)射諧波電流，國(guó)際上已經(jīng)制定了許多電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)，有定了許多電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)，有IEEE519、IEC1000-3-2等。等。 功率因數(shù)的校正功率因數(shù)的校正(PFC)主要有兩種方法：無(wú)源功率因數(shù)校正和有源主要有兩種方法：無(wú)源功率因數(shù)校正和有源功率因數(shù)校正。無(wú)源功率因數(shù)校正利用線性電感器和電容器組成濾波功率因數(shù)校正。無(wú)源功

6、率因數(shù)校正利用線性電感器和電容器組成濾波器來(lái)提高功率因數(shù)、降低諧波分量。這種方法簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，在小功率器來(lái)提高功率因數(shù)、降低諧波分量。這種方法簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，在小功率中可以取得好的效果。但是，在較大功率的供電電源中，大量的能量中可以取得好的效果。但是，在較大功率的供電電源中，大量的能量必須被這種濾波器儲(chǔ)存和管理，因此需要大電感器和電容器，這樣體必須被這種濾波器儲(chǔ)存和管理，因此需要大電感器和電容器，這樣體積和重量就比較大也不太經(jīng)濟(jì)，而且功率因數(shù)的提高和諧波的抑制也積和重量就比較大也不太經(jīng)濟(jì)，而且功率因數(shù)的提高和諧波的抑制也不能達(dá)到理想的效果。有源功率因數(shù)校正是使用所謂的有源電流控制不能達(dá)到理想的效果。

7、有源功率因數(shù)校正是使用所謂的有源電流控制功率因數(shù)的校正方法，可以迫使輸入電流跟隨供電的正弦電壓變化。功率因數(shù)的校正方法，可以迫使輸入電流跟隨供電的正弦電壓變化。這種功率因數(shù)校正有體積小、重量輕、功率因數(shù)可接近這種功率因數(shù)校正有體積小、重量輕、功率因數(shù)可接近1等優(yōu)點(diǎn)。等優(yōu)點(diǎn)。相關(guān)知識(shí)NTC的作用 NTC是以氧化錳等為主要原料制造的精細(xì)半導(dǎo)體電子陶瓷是以氧化錳等為主要原料制造的精細(xì)半導(dǎo)體電子陶瓷元件。電阻值隨溫度的變化呈現(xiàn)非線性變化，電阻值隨溫元件。電阻值隨溫度的變化呈現(xiàn)非線性變化，電阻值隨溫度升高而降低。利用這一特性，在電路的輸入端串聯(lián)一個(gè)度升高而降低。利用這一特性，在電路的輸入端串聯(lián)一個(gè)負(fù)溫度

8、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻增加線路的阻抗，這樣就可以有效的系數(shù)熱敏電阻增加線路的阻抗，這樣就可以有效的抑制開(kāi)機(jī)時(shí)產(chǎn)生的浪涌電壓形成的浪涌電流。當(dāng)電路進(jìn)入抑制開(kāi)機(jī)時(shí)產(chǎn)生的浪涌電壓形成的浪涌電流。當(dāng)電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，由于線路中持續(xù)工作電流引起的穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，由于線路中持續(xù)工作電流引起的NTC發(fā)熱，發(fā)熱，使得電阻器的電阻值變得很小，對(duì)線路造成的影響可以完使得電阻器的電阻值變得很小，對(duì)線路造成的影響可以完全忽略。全忽略。NTC的選擇公式 對(duì)上面的公式解釋如下：對(duì)上面的公式解釋如下： 1. Rt 是熱敏電阻在是熱敏電阻在T1溫度下的阻值；溫度下的阻值； 2. Rn是熱敏電阻在是熱敏電阻在Tn常溫下的標(biāo)稱(chēng)阻值；常

9、溫下的標(biāo)稱(chēng)阻值； 3. B是材質(zhì)參數(shù)；是材質(zhì)參數(shù)；(常用范圍常用范圍2000K6000K) 4. exp是以自然數(shù)是以自然數(shù) e 為底的指數(shù)（為底的指數(shù)（ e =2.71828 ）；）； 5. 這里這里T1和和Tn指的是指的是K度即開(kāi)爾文溫度，度即開(kāi)爾文溫度，K度度=273.15(絕絕對(duì)溫度對(duì)溫度)+攝氏度；攝氏度； 壓敏電阻的作用 壓敏電阻是一種限壓型保護(hù)器件。利用壓敏電阻的非壓敏電阻是一種限壓型保護(hù)器件。利用壓敏電阻的非線性特性，當(dāng)過(guò)電壓出現(xiàn)在壓敏電阻的兩極間，壓敏線性特性，當(dāng)過(guò)電壓出現(xiàn)在壓敏電阻的兩極間，壓敏電阻可以將電壓鉗位到一個(gè)相對(duì)固定的電壓值，從而電阻可以將電壓鉗位到一個(gè)相對(duì)固定的

10、電壓值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)后級(jí)電路的保護(hù)。實(shí)現(xiàn)對(duì)后級(jí)電路的保護(hù)。 主要主要作用作用：過(guò)電壓保護(hù)、防雷、抑制浪涌電流、吸收：過(guò)電壓保護(hù)、防雷、抑制浪涌電流、吸收尖峰脈沖、限幅、高壓滅弧、消噪、保護(hù)半導(dǎo)體元器尖峰脈沖、限幅、高壓滅弧、消噪、保護(hù)半導(dǎo)體元器件等。件等。 主要主要參數(shù)參數(shù)有：壓敏電壓、通流容量、結(jié)電容、響應(yīng)時(shí)有：壓敏電壓、通流容量、結(jié)電容、響應(yīng)時(shí)間等。間等。 壓敏電阻的響應(yīng)時(shí)間為壓敏電阻的響應(yīng)時(shí)間為ns級(jí)，比空氣放電管快，比級(jí)，比空氣放電管快，比TVS管（瞬間抑制二極管）稍慢一些，一般情況下用管（瞬間抑制二極管）稍慢一些，一般情況下用于電子電路的過(guò)電壓保護(hù)其響應(yīng)速度可以滿足要求。于電子電路的過(guò)

11、電壓保護(hù)其響應(yīng)速度可以滿足要求。 選取壓敏電阻的方法壓敏電阻雖然能吸收很大的浪涌電能量，但不能承受毫安級(jí)以上的持壓敏電阻雖然能吸收很大的浪涌電能量，但不能承受毫安級(jí)以上的持續(xù)電流，在用作過(guò)壓保護(hù)時(shí)必須考慮到這一點(diǎn)。壓敏電阻的選用，一續(xù)電流，在用作過(guò)壓保護(hù)時(shí)必須考慮到這一點(diǎn)。壓敏電阻的選用，一般選擇標(biāo)稱(chēng)壓敏電壓般選擇標(biāo)稱(chēng)壓敏電壓V1mA和通流容量?jī)蓚€(gè)參數(shù)。和通流容量?jī)蓚€(gè)參數(shù)。 a 為電路電壓波動(dòng)系數(shù)，一般取值為電路電壓波動(dòng)系數(shù)，一般取值1.2.Vrms 為交流輸入電壓有效值。為交流輸入電壓有效值。b 為壓敏電阻誤差，一般取值為壓敏電阻誤差，一般取值0.85.C 為元件的老化系數(shù)，一般取值為元件的

12、老化系數(shù)，一般取值0.9.2 為交流狀態(tài)下要考慮峰峰值。為交流狀態(tài)下要考慮峰峰值。V1mA 為壓敏電阻電壓實(shí)際取值近似值為壓敏電阻電壓實(shí)際取值近似值通流容量，即最大脈沖電流的峰值是環(huán)境溫度為通流容量，即最大脈沖電流的峰值是環(huán)境溫度為25情況下，對(duì)于規(guī)情況下，對(duì)于規(guī)定的沖擊電流波形和規(guī)定的沖擊電流次數(shù)而言，壓敏電壓的變化不超定的沖擊電流波形和規(guī)定的沖擊電流次數(shù)而言，壓敏電壓的變化不超過(guò)過(guò) 10時(shí)的最大脈沖電流值。時(shí)的最大脈沖電流值。 選取壓敏電阻的方法 結(jié)合前面所述，來(lái)看一下本電路中壓敏電結(jié)合前面所述，來(lái)看一下本電路中壓敏電阻的型號(hào)所對(duì)應(yīng)的相關(guān)參數(shù)。阻的型號(hào)所對(duì)應(yīng)的相關(guān)參數(shù)。EMI電路 X電容，

13、共模電感（也叫共模扼流圈電容，共模電感（也叫共模扼流圈 ），），Y電容電容 根據(jù)根據(jù)IEC 60384-14,安規(guī)電容安規(guī)電容器分器分為為X電容電容及及Y電電容容: 1. X電容電容是指是指跨與跨與L-N之之間間的的電電容器容器, 2. Y電電容是指跨容是指跨與與L-G/N-G之之間間的的電電容器容器. 安規(guī)電容之-X電容 X電容多選用耐紋波電流比較大的聚脂薄膜類(lèi)電容。這種電容多選用耐紋波電流比較大的聚脂薄膜類(lèi)電容。這種類(lèi)型的電容類(lèi)型的電容,體積較大體積較大,但其允許瞬間充放電的電流也很大但其允許瞬間充放電的電流也很大,而其內(nèi)阻相應(yīng)較小。而其內(nèi)阻相應(yīng)較小。 X電容容值選取是電容容值選取是uF級(jí)

14、，此時(shí)必須在級(jí)，此時(shí)必須在X電容的兩端并聯(lián)一電容的兩端并聯(lián)一個(gè)安全電阻個(gè)安全電阻,用于防止電源線拔插時(shí)用于防止電源線拔插時(shí),由于該電容的充放電由于該電容的充放電過(guò)程而致電源線插頭長(zhǎng)時(shí)間帶電。過(guò)程而致電源線插頭長(zhǎng)時(shí)間帶電。 安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,當(dāng)正在當(dāng)正在工作之中的機(jī)器電源線被拔掉時(shí)工作之中的機(jī)器電源線被拔掉時(shí),在兩秒鐘內(nèi)在兩秒鐘內(nèi),電源線插頭電源線插頭兩端帶電的電壓兩端帶電的電壓(或?qū)Φ仉娢换驅(qū)Φ仉娢?必須小于原來(lái)額定工作電壓必須小于原來(lái)額定工作電壓的的30%。 作為安全電容之一的作為安全電容之一的X電容電容,也要求必須取得安全檢測(cè)機(jī)構(gòu)也要求必須取得安全檢測(cè)機(jī)構(gòu)的認(rèn)證。的認(rèn)證。X電容一般

15、都標(biāo)有安全認(rèn)證標(biāo)志和耐壓電容一般都標(biāo)有安全認(rèn)證標(biāo)志和耐壓AC250V或或AC275V字樣字樣,但其真正的直流耐壓高達(dá)但其真正的直流耐壓高達(dá)2000V以上以上,使使用的時(shí)候不要隨意使用標(biāo)稱(chēng)耐壓用的時(shí)候不要隨意使用標(biāo)稱(chēng)耐壓AC250V或者或者DC400V之之類(lèi)的的普通電容來(lái)代用。類(lèi)的的普通電容來(lái)代用。安規(guī)電容之-X電容 X電容主要用來(lái)抑制差模干擾電容主要用來(lái)抑制差模干擾 安全等級(jí)安全等級(jí) 峰值脈沖電壓峰值脈沖電壓 等級(jí)（等級(jí)（IEC664） X1 2.5kV 4.0kV X2 2.5kV X3 1.2kV X電容沒(méi)有具體的計(jì)算公式，前期選擇都是依據(jù)經(jīng)驗(yàn)值，電容沒(méi)有具體的計(jì)算公式，前期選擇都是依據(jù)經(jīng)

16、驗(yàn)值，后期在實(shí)際測(cè)試中，根據(jù)測(cè)試結(jié)果做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。后期在實(shí)際測(cè)試中，根據(jù)測(cè)試結(jié)果做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 經(jīng)驗(yàn)：若電路采用兩級(jí)經(jīng)驗(yàn)：若電路采用兩級(jí)EMI，則前級(jí)選擇，則前級(jí)選擇0.47uF,后級(jí)采用后級(jí)采用0.1uF電容。若為單級(jí)電容。若為單級(jí)EMI，則選擇，則選擇0.47uF電容。（電容電容。（電容的容量大小跟電源功率沒(méi)有直接關(guān)系）的容量大小跟電源功率沒(méi)有直接關(guān)系）安規(guī)電容之-Y電容 交流電源輸入分為交流電源輸入分為3個(gè)端子：火線（個(gè)端子：火線（L）/零線（零線（N）/地線地線（G）。在火線和地線之間以及在零線和地線之間并接的）。在火線和地線之間以及在零線和地線之間并接的電容電容, 這兩個(gè)這兩個(gè)Y電容

17、連接的位置比較關(guān)鍵電容連接的位置比較關(guān)鍵,必須需要符合相必須需要符合相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn), 以防引起電子設(shè)備漏電或機(jī)殼帶電以防引起電子設(shè)備漏電或機(jī)殼帶電,容易危及容易危及人身安全及生命。它們都屬于安全電容人身安全及生命。它們都屬于安全電容,從而要求電容值從而要求電容值不能偏大不能偏大,而耐壓必須較高。而耐壓必須較高。 Y電容主要用于抑制共模干擾電容主要用于抑制共模干擾 Y電容的存在使得開(kāi)關(guān)電源有一項(xiàng)漏電流的電性指標(biāo)。電容的存在使得開(kāi)關(guān)電源有一項(xiàng)漏電流的電性指標(biāo)。 工作在亞熱帶的機(jī)器工作在亞熱帶的機(jī)器,要求對(duì)地漏電電流不能超過(guò)要求對(duì)地漏電電流不能超過(guò)0.7mA;工作在溫帶機(jī)器工作在溫帶機(jī)器,要

18、求對(duì)地漏電電流不能超過(guò)要求對(duì)地漏電電流不能超過(guò)0.35mA。因。因此此,Y電容的總?cè)萘恳话愣疾荒艹^(guò)電容的總?cè)萘恳话愣疾荒艹^(guò)4700PF（472）。）。Y電容的作用及取值經(jīng)驗(yàn)Y電容底下又分為電容底下又分為Y1, Y2, Y3，Y4, 主要差別在于主要差別在于: 1. Y1耐高壓大于耐高壓大于8 kV,屬于屬于雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣|額定電壓額定電壓范圍范圍 250V 2. Y2耐高壓大于耐高壓大于5 kV,屬于屬于基本絕緣或附加絕緣基本絕緣或附加絕緣|額定電壓額定電壓范圍范圍150V 250V 3. Y3耐高壓耐高壓 2.5KV 5KV 屬于屬于基本絕緣或附加絕緣基本絕緣或附加

19、絕緣|額額定電壓范圍定電壓范圍150V 250V 4. Y4耐高壓大于耐高壓大于2.5 kV屬于屬于基本絕緣或附加絕緣基本絕緣或附加絕緣|額定電額定電壓范圍壓范圍NP2 | NP2 otherwise 匝比的計(jì)算匝比的計(jì)算 n=Dmax/(1-Dmax)/Vout+Vf 次級(jí)線圈的計(jì)算次級(jí)線圈的計(jì)算 NS=NP/n 輔助繞組線圈的計(jì)算輔助繞組線圈的計(jì)算Nfb=(Vf+Vfb/Vout+Vf)*NS 反推驗(yàn)證反推驗(yàn)證Dmax Dmax=n*(Vout+Vf)/2*Vinmin+n*(Vout+Vf) 氣隙的計(jì)算氣隙的計(jì)算 Lg=4*3.14*10-7*NP2*Ae/Lp 為什么要開(kāi)氣隙？為什么要

20、開(kāi)氣隙？ 反激變換器中，變壓器起著電感和變壓器的反激變換器中，變壓器起著電感和變壓器的雙重作用，因而變壓器磁芯處于直流偏磁狀態(tài)，雙重作用，因而變壓器磁芯處于直流偏磁狀態(tài)，為防磁飽和因此要加入氣隙。為防磁飽和因此要加入氣隙。 防止磁芯飽和不僅只有開(kāi)氣隙一種方法，另防止磁芯飽和不僅只有開(kāi)氣隙一種方法，另外一種是增加磁心的體積；不過(guò)通常設(shè)計(jì)時(shí)空間外一種是增加磁心的體積；不過(guò)通常設(shè)計(jì)時(shí)空間已經(jīng)限制了磁芯的大小，所以實(shí)際設(shè)計(jì)中開(kāi)氣隙已經(jīng)限制了磁芯的大小，所以實(shí)際設(shè)計(jì)中開(kāi)氣隙的方法應(yīng)用的比較多；的方法應(yīng)用的比較多； 這兩種方法都可以使磁心的磁滯回線變得這兩種方法都可以使磁心的磁滯回線變得“扁平扁平”，這樣

21、對(duì)于相同的直流偏壓，就降低了，這樣對(duì)于相同的直流偏壓，就降低了工作磁通的密度。工作磁通的密度。關(guān)于反激變壓器的氣隙關(guān)于反激變壓器的氣隙變壓器的線徑選擇 變壓器的線徑計(jì)算是有規(guī)定的，特別是反激式電源變壓器更應(yīng)該注意？變壓器的線徑計(jì)算是有規(guī)定的，特別是反激式電源變壓器更應(yīng)該注意？自然冷卻時(shí)自然冷卻時(shí)j=1.54A/mmj=1.54A/mm2 2，強(qiáng)迫冷風(fēng)時(shí)，強(qiáng)迫冷風(fēng)時(shí)35A/mm35A/mm2 2。在不同的頻率下選取在不同的頻率下選取d d也是不同的，在也是不同的，在200KHz200KHz以下時(shí)，一般為以下時(shí)，一般為45A/mm45A/mm2 2，在，在200KHz200KHz以上時(shí)，一般為以上

22、時(shí)，一般為23A/mm23A/mm2 2。變壓器的繞制方法 為了減少漏感，目前最好的、工藝最簡(jiǎn)單為了減少漏感，目前最好的、工藝最簡(jiǎn)單的繞制方法是初次級(jí)交錯(cuò)繞法也就是大家的繞制方法是初次級(jí)交錯(cuò)繞法也就是大家常說(shuō)的三明治繞法。常說(shuō)的三明治繞法。變壓器檔案的制作要求 舉例說(shuō)明舉例說(shuō)明 變壓器檔案變壓器檔案下次培訓(xùn)講 -次級(jí)側(cè)部分謝謝?。ㄏ拢┓醇ら_(kāi)關(guān)電源特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 成本低，外圍元件少，低耗能，可設(shè)置多成本低，外圍元件少，低耗能，可設(shè)置多組輸出。組輸出。 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 輸出紋波比較大。輸出紋波比較大。 彌補(bǔ)缺陷的方法彌補(bǔ)缺陷的方法 輸出加低內(nèi)阻濾波電容或加輸出加低內(nèi)阻濾波電容或加LC噪聲濾波器噪聲濾波器

23、可以改善可以改善電動(dòng)自行車(chē)電源電路原理圖次級(jí)側(cè)電路原理圖次級(jí)整流二極管的選型 為了降低輸出整流損耗，次級(jí)整流二極管一般選用肖特基為了降低輸出整流損耗，次級(jí)整流二極管一般選用肖特基二極管，肖特基二極管有較低的正向?qū)▔航刀O管，肖特基二極管有較低的正向?qū)▔航礦f，能通過(guò)，能通過(guò)較大的電流。較大的電流。輸出整流二極管的耐壓值輸出整流二極管的耐壓值二極管的平均電流值二極管的平均電流值二極管的峰值電流值二極管的峰值電流值次級(jí)整流管的熱設(shè)計(jì) 二極管的熱損耗包括正向?qū)〒p耗、反向漏電流二極管的熱損耗包括正向?qū)〒p耗、反向漏電流損耗及恢復(fù)損耗。因?yàn)檫x用的是肖特基二極管，損耗及恢復(fù)損耗。因?yàn)檫x用的是肖特基二

24、極管，反向恢復(fù)時(shí)間短和漏電流比較小，可忽略不記。反向恢復(fù)時(shí)間短和漏電流比較小，可忽略不記。 二極管的二極管的PN結(jié)對(duì)環(huán)境的熱阻可以通過(guò)結(jié)對(duì)環(huán)境的熱阻可以通過(guò)DATASHEET查得查得Rthjc=1.2C/W Tj=Rthjc*Vf*Id_rms+Ta Ta為工作的環(huán)境溫度為工作的環(huán)境溫度 Tj為二極管工作溫度理論值為二極管工作溫度理論值 Vf表示二極管的正向?qū)▔航当硎径O管的正向?qū)▔航?Id_rms表示通過(guò)二極管的平均電流表示通過(guò)二極管的平均電流吸收回路 吸收的本質(zhì)吸收的本質(zhì) ，什么是吸收？，什么是吸收？ 在拓?fù)潆娐返脑蜕鲜菦](méi)有吸收回路的，實(shí)際電在拓?fù)潆娐返脑蜕鲜菦](méi)有吸收回路的，實(shí)際電

25、路中都有吸收，由此可以看出吸收是工程上的需路中都有吸收，由此可以看出吸收是工程上的需要，不是拓?fù)湫枰?。要，不是拓?fù)湫枰?吸收一般都是和電感有關(guān)，這個(gè)電感不是指拓?fù)湮找话愣际呛碗姼杏嘘P(guān)，這個(gè)電感不是指拓?fù)渲械母行栽?，而是指諸如變壓器漏感、布線雜中的感性元件，而是指諸如變壓器漏感、布線雜散電感。散電感。 吸收是針對(duì)電壓尖峰而言，電壓尖峰從何而來(lái)？吸收是針對(duì)電壓尖峰而言，電壓尖峰從何而來(lái)？電壓尖峰的本質(zhì)是什么？電壓尖峰的本質(zhì)是什么？ 電壓尖峰的本質(zhì)是一個(gè)對(duì)結(jié)電容的電壓尖峰的本質(zhì)是一個(gè)對(duì)結(jié)電容的dv/dt充放電過(guò)充放電過(guò)程，而程，而dv/dt是由電感電流的瞬變（是由電感電流的瞬變（di/dt）引

26、起的，）引起的，所以，降低所以，降低di/dt或者或者dv/dt的任何措施都可以降低的任何措施都可以降低電壓尖峰，這就是吸收。電壓尖峰，這就是吸收。吸收回路 吸收的作用？吸收的作用？ 1、降低尖峰電壓、降低尖峰電壓 2、緩沖尖峰電流、緩沖尖峰電流 3、降低、降低di/dt和和dv/dt，即改善，即改善EMI品質(zhì)品質(zhì) 4、減低開(kāi)關(guān)損耗，即實(shí)現(xiàn)某種程度的軟開(kāi)、減低開(kāi)關(guān)損耗，即實(shí)現(xiàn)某種程度的軟開(kāi)關(guān)。關(guān)。 5、提高效率。提高效率是相對(duì)而言的，若、提高效率。提高效率是相對(duì)而言的，若取值不合理不但不能提高效率，弄不好還取值不合理不但不能提高效率，弄不好還可能降低效率。可能降低效率。吸收回路RC吸收的特點(diǎn)：

27、吸收的特點(diǎn)：1、雙向吸收。一個(gè)典型的被吸收電壓波形中包括上升沿、雙向吸收。一個(gè)典型的被吸收電壓波形中包括上升沿、上升沿過(guò)沖、下降沿這三部分，上升沿過(guò)沖、下降沿這三部分，RC吸收回路在這三各過(guò)程吸收回路在這三各過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生吸收功率。通常情況下我們只希望對(duì)上升沿過(guò)沖中都會(huì)產(chǎn)生吸收功率。通常情況下我們只希望對(duì)上升沿過(guò)沖實(shí)施吸收。因此這意味著實(shí)施吸收。因此這意味著RC吸收效率不高。吸收效率不高。2、不能完全吸收。這并不是說(shuō)、不能完全吸收。這并不是說(shuō)RC吸收不能完全吸收掉上升吸收不能完全吸收掉上升沿過(guò)沖，只是說(shuō)這樣做付出的代價(jià)太大。因此沿過(guò)沖，只是說(shuō)這樣做付出的代價(jià)太大。因此RC吸收最好吸收最好給定一

28、個(gè)合適的吸收指標(biāo)，不要指望它能夠把尖峰完全吸收給定一個(gè)合適的吸收指標(biāo)，不要指望它能夠把尖峰完全吸收掉。掉。3、RC吸收是能量的單向轉(zhuǎn)移，就地將吸收的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊嵛帐悄芰康膯蜗蜣D(zhuǎn)移，就地將吸收的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋１M管如此，這并不能說(shuō)損耗增加了，在很多情況下，吸能。盡管如此，這并不能說(shuō)損耗增加了，在很多情況下，吸收電阻的發(fā)熱增加了，與電路中另外某個(gè)器件的發(fā)熱減少是收電阻的發(fā)熱增加了，與電路中另外某個(gè)器件的發(fā)熱減少是相對(duì)應(yīng)的，總效率不一定下降。設(shè)計(jì)得當(dāng)?shù)南鄬?duì)應(yīng)的，總效率不一定下降。設(shè)計(jì)得當(dāng)?shù)腞C吸收，在降吸收，在降低電壓尖峰的同時(shí)也有可能提高效率。低電壓尖峰的同時(shí)也有可能提高效率。吸收回路 吸收的誤

29、區(qū)吸收的誤區(qū)1、Buck續(xù)流二極管反壓尖峰超標(biāo)，就拼命的在二極管兩端加續(xù)流二極管反壓尖峰超標(biāo)，就拼命的在二極管兩端加RC吸收。吸收。 這個(gè)方法卻是錯(cuò)誤的。為什么？因?yàn)檫@個(gè)反壓尖峰并不是二極這個(gè)方法卻是錯(cuò)誤的。為什么？因?yàn)檫@個(gè)反壓尖峰并不是二極管引起的，盡管表現(xiàn)是在這里。這時(shí)只要加強(qiáng)管引起的，盡管表現(xiàn)是在這里。這時(shí)只要加強(qiáng)MOS管的吸收或管的吸收或者采取其他適當(dāng)?shù)拇胧?，這個(gè)尖峰就會(huì)消失或者削弱。者采取其他適當(dāng)?shù)拇胧?，這個(gè)尖峰就會(huì)消失或者削弱。2、副邊二極管反壓尖峰超標(biāo)，就在這個(gè)二極管上拼命吸收。、副邊二極管反壓尖峰超標(biāo)，就在這個(gè)二極管上拼命吸收。 這種方法也是錯(cuò)誤的，原因很清楚，副邊二極管反壓尖

30、峰超標(biāo)這種方法也是錯(cuò)誤的，原因很清楚，副邊二極管反壓尖峰超標(biāo)都是漏感惹的禍，正確的方法是處理漏感能量。都是漏感惹的禍，正確的方法是處理漏感能量。3、反激、反激MOS反壓超標(biāo)，就在反壓超標(biāo)，就在MOS上拼命吸收。上拼命吸收。 這種方法也是錯(cuò)誤的。如果是漏感尖峰，或許吸收能夠解決問(wèn)這種方法也是錯(cuò)誤的。如果是漏感尖峰，或許吸收能夠解決問(wèn)題。如果是反射電壓引起的，吸收不但不能能夠解決問(wèn)題的，題。如果是反射電壓引起的，吸收不但不能能夠解決問(wèn)題的，效率還會(huì)低得一塌糊涂，因?yàn)槟愀淖兞送負(fù)?。效率還會(huì)低得一塌糊涂，因?yàn)槟愀淖兞送負(fù)洹?吸收回路 吸收的計(jì)算吸收的計(jì)算 書(shū)上網(wǎng)絡(luò)上都有關(guān)于吸收回路的計(jì)算方法的介紹書(shū)上

31、網(wǎng)絡(luò)上都有關(guān)于吸收回路的計(jì)算方法的介紹,但但由于寄生參數(shù)的影響由于寄生參數(shù)的影響,這些公式幾乎沒(méi)有實(shí)際意義這些公式幾乎沒(méi)有實(shí)際意義,實(shí)實(shí)際上大部分的際上大部分的RC參數(shù)是靠實(shí)驗(yàn)來(lái)調(diào)整的參數(shù)是靠實(shí)驗(yàn)來(lái)調(diào)整的,但但RC的組合的組合理論上有無(wú)窮多理論上有無(wú)窮多,怎么來(lái)初選這個(gè)值是很關(guān)鍵的怎么來(lái)初選這個(gè)值是很關(guān)鍵的,下面下面來(lái)介紹一些實(shí)用的理論和方法來(lái)介紹一些實(shí)用的理論和方法 。 1、先不加、先不加RC,用容抗比較低的電壓探頭測(cè)出原始的用容抗比較低的電壓探頭測(cè)出原始的震蕩頻率震蕩頻率.此震蕩是有此震蕩是有LC 形成的形成的,L主要是變壓器次級(jí)主要是變壓器次級(jí)漏感和布線的電感和輸出電容漏感和布線的電感和

32、輸出電容, C主要是二極管結(jié)電主要是二極管結(jié)電容和變壓器次級(jí)的雜散電容。容和變壓器次級(jí)的雜散電容。吸收回路 2、測(cè)出原始震蕩頻率后、測(cè)出原始震蕩頻率后, 可以試著在二極可以試著在二極管上面加電容管上面加電容,直到震蕩頻率變?yōu)樵瓉?lái)的直到震蕩頻率變?yōu)樵瓉?lái)的1/2.則原來(lái)震蕩的則原來(lái)震蕩的C值為所加電容的值為所加電容的1/3,知道了知道了C就可以算就可以算R值了值了, R=2fL=1/(2fC)。把。把R加到所加加到所加C上上,震蕩就可以大大衰減。這時(shí)震蕩就可以大大衰減。這時(shí)再適當(dāng)調(diào)整再適當(dāng)調(diào)整C值的大小值的大小,直到震蕩基本被抑直到震蕩基本被抑制。制。吸收回路 吸收電路測(cè)試經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：吸收電路測(cè)試經(jīng)

33、驗(yàn)總結(jié)： 一、吸收電容一、吸收電容C的影響的影響 1、并非吸收越多損耗越大，適當(dāng)?shù)奈沼?、并非吸收越多損耗越大，適當(dāng)?shù)奈沼幸粋€(gè)效率最高點(diǎn)。一個(gè)效率最高點(diǎn)。 2、吸收電容、吸收電容C的大小與吸收功率（的大小與吸收功率（R的損的損耗）呈正比關(guān)系。即：吸收功率基本上由耗）呈正比關(guān)系。即：吸收功率基本上由吸收電容決定。吸收電容決定。吸收回路 二、吸收電阻二、吸收電阻R的影響的影響 1、吸收電阻的阻值對(duì)吸收、吸收電阻的阻值對(duì)吸收效果效果干系重大，影響明顯。干系重大，影響明顯。 2、吸收電阻的阻值對(duì)吸收、吸收電阻的阻值對(duì)吸收功率功率影響不大，即：吸收影響不大，即：吸收功率主要由吸收電容決定。功率主要由吸

34、收電容決定。 3、當(dāng)吸收電容確定后，一個(gè)適中的吸收電阻才能達(dá)、當(dāng)吸收電容確定后，一個(gè)適中的吸收電阻才能達(dá)到最好的吸收效果。到最好的吸收效果。 4、當(dāng)吸收電容確定后，最好的吸收效果發(fā)生在發(fā)生、當(dāng)吸收電容確定后，最好的吸收效果發(fā)生在發(fā)生最大吸收功率處。換言之，哪個(gè)電阻發(fā)熱最厲害就最最大吸收功率處。換言之，哪個(gè)電阻發(fā)熱最厲害就最合適。合適。 5、當(dāng)吸收電容確定后，吸收程度對(duì)效率的影響可以、當(dāng)吸收電容確定后，吸收程度對(duì)效率的影響可以忽略忽略。吸收回路 軟件仿真不同阻值時(shí)的波形曲線圖軟件仿真不同阻值時(shí)的波形曲線圖次級(jí)濾波電容的計(jì)算次級(jí)輸出電容損耗的計(jì)算Tan() 代表電容的代表電容的 損失角正切值損失角

35、正切值ESR1代表電容的內(nèi)阻代表電容的內(nèi)阻Pcout代表電容的輸出損耗代表電容的輸出損耗輸出電感的計(jì)算 IL=Iout/(1-Dmax) 先計(jì)算出電感上電流先計(jì)算出電感上電流 L=(Vdcmin*Dmax)/(Fs*IL*r) L為電感量為電感量 Vdcmin為最小的輸入直流電壓為最小的輸入直流電壓 Dmax為最大占空比為最大占空比 Fs為開(kāi)關(guān)頻率為開(kāi)關(guān)頻率 IL為流經(jīng)電感的電流為流經(jīng)電感的電流 r為系數(shù)取值為系數(shù)取值0.4反饋回路采用最常用的TL431加光耦電路。外圍元件由ZD2、R6、R15、R17、R10、R16組成。ZD2為43V穩(wěn)壓管，因電流很小，工作在反向?qū)▍^(qū)。選43V是因?yàn)門(mén)L

36、431最大的可調(diào)節(jié)電壓是36V，為了能使用這個(gè)精密可調(diào)器件，我們必須把電壓降低到TL431可正常工作的范圍內(nèi)。R6為保證TL431死區(qū)電流的大小，輸出電壓大于7.5V時(shí)TL431死區(qū)電流可以通過(guò)光耦發(fā)光二極管的導(dǎo)通提供，因此可以不加，低于7.5V時(shí)，R6=Vout-(Vref-Vb)/1mA Vout表示輸出電壓；Vref表示基準(zhǔn)電壓2.5V；Vb表示管壓降0.7V。TL431中的總偏置就接近 5mA，而經(jīng)驗(yàn)顯示這 5mA 的電流可實(shí)現(xiàn)足夠的性能，而不會(huì)犧牲待機(jī)能耗。R15=Vout/5mA. 減小光耦LED串聯(lián)電阻 R15并不會(huì)改變TL431的電流，因?yàn)?TL431 的電流由初級(jí)端反饋電流

37、IC 施加，通過(guò)光耦合器電流傳輸比(CTR)反射在 LED 中。改變 R15 值會(huì)影響中帶增益，而非 TL431 偏置，因?yàn)橄到y(tǒng)采用閉環(huán)形式工作。R17、 R10、R16組成的分壓器在輸出電壓達(dá)到目的值時(shí)。R10與R17的節(jié)點(diǎn)電壓剛好等于431內(nèi)部參考電壓。反饋分壓回路反饋補(bǔ)償回路 C8、C4、R19組成了組成了431所需的回收回路補(bǔ)償，所需的回收回路補(bǔ)償，以便穩(wěn)定控制回路。以便穩(wěn)定控制回路。 穩(wěn)定的反饋環(huán)路對(duì)開(kāi)關(guān)電源來(lái)說(shuō)是非常重要的，穩(wěn)定的反饋環(huán)路對(duì)開(kāi)關(guān)電源來(lái)說(shuō)是非常重要的，如果沒(méi)有足夠的相位裕度和幅值裕度，電源的動(dòng)如果沒(méi)有足夠的相位裕度和幅值裕度，電源的動(dòng)態(tài)性能就會(huì)很差或者出現(xiàn)輸出振蕩。態(tài)

38、性能就會(huì)很差或者出現(xiàn)輸出振蕩。 TL431 是開(kāi)關(guān)電源次級(jí)反饋?zhàn)畛Ｓ玫幕鶞?zhǔn)和誤差是開(kāi)關(guān)電源次級(jí)反饋?zhàn)畛Ｓ玫幕鶞?zhǔn)和誤差放大器件，其供電方式不同對(duì)它的傳遞函數(shù)有很放大器件，其供電方式不同對(duì)它的傳遞函數(shù)有很大的影響，很多分析資料常常忽略這一點(diǎn)。大的影響，很多分析資料常常忽略這一點(diǎn)。 關(guān)于補(bǔ)償回路會(huì)作為一節(jié)課單獨(dú)講解。關(guān)于補(bǔ)償回路會(huì)作為一節(jié)課單獨(dú)講解。輸出過(guò)壓保護(hù) 電路的過(guò)壓保護(hù)分兩級(jí)電路的過(guò)壓保護(hù)分兩級(jí) 1、反饋回路的保護(hù)，當(dāng)電壓超出設(shè)定電壓、反饋回路的保護(hù)，當(dāng)電壓超出設(shè)定電壓值反饋回路會(huì)將信息反饋到值反饋回路會(huì)將信息反饋到PWM控制控制IC，來(lái)調(diào)節(jié)占空比限制輸出電壓。來(lái)調(diào)節(jié)占空比限制輸出電壓。 2

39、、若反饋回路失效，輸出末端加穩(wěn)壓二極、若反饋回路失效，輸出末端加穩(wěn)壓二極管，當(dāng)輸出遠(yuǎn)高出設(shè)定電壓，穩(wěn)壓二極管管，當(dāng)輸出遠(yuǎn)高出設(shè)定電壓，穩(wěn)壓二極管反向擊穿，使輸出正負(fù)極形成短路，使初反向擊穿，使輸出正負(fù)極形成短路，使初級(jí)啟動(dòng)短路保護(hù)或熔斷保險(xiǎn)保護(hù)。級(jí)啟動(dòng)短路保護(hù)或熔斷保險(xiǎn)保護(hù)。 限流電路 限流電路由限流電路由R18、U5、C17、R9、R20、R21 組成。組成。 工作原理：工作原理：R18為回路的電流檢測(cè)電阻，為了降低損耗，為回路的電流檢測(cè)電阻，為了降低損耗，此電阻選擇時(shí)盡量的小。此電阻選擇時(shí)盡量的小。U5為運(yùn)算放大器為運(yùn)算放大器LM358，358內(nèi)內(nèi)部由兩個(gè)運(yùn)放，我們將兩個(gè)運(yùn)放一個(gè)做放大器，一個(gè)做比部由兩個(gè)運(yùn)放，我們將兩個(gè)運(yùn)放一個(gè)做放大器，一個(gè)做比較器，將檢測(cè)電阻上的電壓值放大較器，將檢測(cè)電阻上的電壓值放大32.4倍后與基準(zhǔn)電壓做倍后與基準(zhǔn)電壓做比較。當(dāng)運(yùn)放值低于基準(zhǔn)值時(shí)，比較器輸出高電平比較。當(dāng)運(yùn)放值低于基準(zhǔn)值時(shí)，比較器輸出高電平（358VCC電壓），當(dāng)運(yùn)放值高于基準(zhǔn)電壓值時(shí)，比較器電壓），當(dāng)運(yùn)放值高于基準(zhǔn)電壓值時(shí)，比較器輸出