開關(guān)電源的元件選擇

1、開關(guān)電源的元件選擇第1頁，共47頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期三2主要內(nèi)容電阻器電容器光耦運(yùn)算放大器比較器保險(xiǎn)絲第2頁，共47頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期三3電阻器 (1)-基本知識定義：RU/I電阻器類型： 碳質(zhì)電阻，碳膜電阻，金屬化電阻，金屬氧化膜電阻，貼片電阻，線繞電阻，溫度電阻（NTC，PTC），取樣電阻，壓敏電阻等. 電阻值與公差電阻值與公差 電阻標(biāo)稱值按10進(jìn)對數(shù)分割，根據(jù)公差不同分為E48，E24，E12和E6等。公差為1%，5%，10%和20% 等。以5%為例，E24的標(biāo)稱值為 1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.

2、8, 2.0, 2.2, 2.4, 2.7, 3.0, 3.3, 3.9, 4.3, 4.7, 5.1, 5.6, 6.2, 6.8, 7.5, 8.2, 9.1第3頁，共47頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期三4電阻 (2)定額定額 標(biāo)稱值-不能任意取 額定功率PI2R, I有效值。實(shí)際上還是允許溫升決定功率損耗。例如線繞電阻可達(dá)270C 額定電壓：與電阻尺寸和絕緣有關(guān)。例如使用貼片電阻由300V直流提供輔助電源，不能使用一個電阻降壓等等。第4頁，共47頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期三5電阻(3)溫度系數(shù)電阻的溫度系數(shù)碳膜電阻 3501350ppm*/C金屬膜電阻 2

3、5100ppm/C 金屬氧化膜電阻 100300 ppm/C 線繞電阻 （鎳鉻）25100 ppm/C 貼片電阻 100200 ppm/C 水泥線繞電阻 20300 ppm/C 銅導(dǎo)線電阻 4260 ppm/C 康銅 近似為零第5頁，共47頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期三6電阻(4)-電阻的使用普通負(fù)載電阻功率：選擇額定功率比實(shí)際電路功率大1倍。 直流負(fù)載： P=U2/R 開關(guān)電路：P=DU2/R或P=I2R 緩沖電路： P=fCU2電壓：只用額定電壓一半數(shù)值和公差:一般要求不嚴(yán)格，由電路決定，防失控電阻（最大電阻值）。定時電阻：精度高，溫度系數(shù)小。（選大電阻）第6頁，共47頁，

4、2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期三7電阻(5)-電阻的使用取樣電阻電壓取樣：至少1個采用10k，同類電阻，如果要求輸出電壓精度高，應(yīng)當(dāng)選擇高精度。電流取樣：無感電阻雙線反繞線繞電阻，四端電阻；分流器，康銅絲，金屬化電阻多個并聯(lián)。PCB銅皮線（過流檢測）35mm第7頁，共47頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期三8電阻(6)-電阻的使用電阻可變電阻：功率注意限制電流；電位器可靠性差。限流電阻：限制啟動電容充電電流采用線繞電阻；NTC，PTC限流和溫度補(bǔ)償降壓電阻：貼片電阻注意電壓定額，和最大電阻值1F 測試頻率為120Hz， 1F C1nF 測試頻率為1kHz第16頁，共47頁，

5、2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期三172.電壓定額 電容器介質(zhì)中的電場強(qiáng)度大于它的允許電場強(qiáng)度，這是絕緣介質(zhì)中的電子被拉出來，產(chǎn)生雪崩效應(yīng)，引起介質(zhì)擊穿。額定電壓一般比擊穿電壓低。高電壓定額的電容需要更厚的介質(zhì)，比低電壓體積大。額定直流電壓：電容兩極能施加的最高直流電壓。額定交流電壓：受損耗限制，一般比直流電壓低得多。并隨頻率增加允許交流電壓降低。例如：某電容直流額額定電壓為600V，而50Hz交流額定電壓為30V。某電容50Hz交流額定電壓為400V，而在400HZ應(yīng)用，額定電壓降低為240V等。通常選擇電容額定電壓不得小于電容所承受電路最高電壓的125%。第17頁，共47頁，202

6、2年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期三183. ESR、ESL和損耗系數(shù)電容等效電路：C，ESR，ESL和RSESR：引線、焊接和介質(zhì)極化損耗。介質(zhì)損耗與溫度和頻率有關(guān)。ESL：引線、電容極板結(jié)構(gòu)有關(guān)。RS：泄漏電阻，一般很大損耗系數(shù)：容量1F，用120Hz；5mm, 1835應(yīng)3mm，616應(yīng)2mm；2.電容安裝時盡量不要靠近功率器件和發(fā)熱源；3.不要用有機(jī)洗滌劑清洗；4. 電路電壓最高電壓不超過耐壓值的1.2倍；5.不能反極性；6. 已安裝在PCB上的電容不得強(qiáng)迫拉壓或歪扭；7.在電壓允許的情況下，電容的端盡可能靠近，減少引線電感?？s短引線。8.并聯(lián)引線相等第28頁，共47頁，2022年，5

7、月20日，9點(diǎn)12分，星期三292、鉭電容鉭電容比鋁電容具有好得多的高頻特性，但價格貴，而且電壓限制在100V和容量數(shù)百F以下，失效為常為短路極易著火。中功率電源輸入最好選擇鋁電解電容，而輸出低壓采用貼片鉭電容。當(dāng)然貼片比插件的容量小而電壓低。比鋁電解電容更好的低溫性能。 鉭電解電容選擇與鋁電解電容相似。仍以輸出紋波電壓和ESR選擇電容量。 第29頁，共47頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期三303.2 無極性電容1.有機(jī)薄膜電容介質(zhì)：薄膜電容有聚乙烯、聚酯（CL）、聚丙烯(CB)、聚四氟乙烯(CF)、聚碳酸脂（CLS ）等薄膜電容。精密、溫度特性好、低漏電流。類型：1.金屬箔/膜電

8、容金屬箔作為電極。極低的ESR，可以承受很高的dV/dt和交流電流。體積大，價格高。容量?。ǖ陀?.01F ) 2.金屬化電容 噴涂在介質(zhì)鋁層作為電極。ESR大，較低的dV/dt和交流電流能力。體積小，價格低，有自愈能力。容量大。第30頁，共47頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期三31使用：相同容量金屬箔常用于脈沖、交流高壓、緩沖電路（snubber）和諧振電路。例如二極管緩沖電容選擇步驟：1)不接C測量示波圖振蕩頻率fc;2)在D上并聯(lián)Cx觀察示波圖使振蕩頻率fm=fc/2,電路等效分布電容C Cx/3; 3) 分布電感為L1/（2fc)2C;4) 選擇 5)選擇電容 電阻功耗：d

9、V/dt 要求 ：應(yīng)當(dāng)大于Uo/trr, 第31頁，共47頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期三32金屬化電容在局部擊穿時產(chǎn)生高溫，金屬箔蒸發(fā)不會短路，電容量減少極小，這種現(xiàn)象就是所謂自愈能力，體積小，價格低。這類電容除了一般應(yīng)用以外，常用于電磁兼容的X電容和Y電容。對X電容可選得大一些（典型值為0.1F1F），電壓定額 2500V安全要求漏電流不得大于工頻泄漏電流為0.253.5mA（由產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)定）常選14.7nF，2.2nF為典型值，電壓3000V第32頁，共47頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期三33金屬化聚碳酸酯膜介質(zhì)CLS體積小，耐高溫、溫度系數(shù)小、絕緣電阻高、自愈

10、性。常應(yīng)用于邏輯控制電路、延時、積分、濾波、耦合和移相電路。*金屬化電容不使用在低電容、小于0.01F、諧振電路、吸收電路和低噪聲 。殼溫升不超過15C，高溫環(huán)境殼溫不超過最高允許溫度。第33頁，共47頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期三342. 無機(jī)介質(zhì)電容云母電容：云母片為介質(zhì)，浸銀后形成電極。 電容量在數(shù)pF到1F； 電壓定額在50Vdc到2500V -55150內(nèi)電容量漂移不超過0.5% 比有機(jī)介質(zhì)箔電容更高的dV/dt能力 體積較大，成本較高。適合于定時、緩沖電路和高頻交流電路使用。 第34頁，共47頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期三35陶瓷介質(zhì)電容 ：介質(zhì)成分

11、是鈦酸鹽、鈮鎂酸鉛等 分類：3類1類：高精度，1pF到幾個mF；1類：高精度，1pF到幾個mF； 2類 ：獨(dú)石電容，和1類相同的殼體，容量是以上電容2070倍，但在溫度55125范圍內(nèi)變化大約10%，最大變化為15%25%； 3類：電容容量是2類大約5倍，電容量隨電壓和溫度變化較大。溫度范圍2585，電容變化大約20%65% 第35頁，共47頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期三36使用1類用于定時、諧振電路和需要補(bǔ)償溫度效應(yīng)的電路，也適合要求低損耗和高絕緣電阻的一般電路中使用。在收音機(jī)、電視機(jī)、收錄機(jī)等電子產(chǎn)品種要求容量穩(wěn)定的交直流的脈沖電路中使用。在收音機(jī)、電視機(jī)、收錄機(jī)等電子產(chǎn)品

12、種要求容量穩(wěn)定的交直流的脈沖電路中使用。2類電容量大，外形尺寸小。電路中用于隔直流、旁路耦合、濾波和對損耗和容量穩(wěn)定性要求不高的場合。 3類 容量大，但要求不高的地方，價格低廉。多層陶瓷電容，代替低壓電解電容,ESR特地，影響閉環(huán)設(shè)計(jì)，斷裂為主要失效模式。 第36頁，共47頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期三37四、開關(guān)電源中電容器1、 輸入EMC濾波、整流和PFCC1C2C3C4C5C6C7UiUoHVC8220V50HzAB第37頁，共47頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期三38C1, C4EMC差模（常模）濾波：一般采用有機(jī)介質(zhì)金屬化交流電容。通常稱為X電容。C2,

13、C3EMC共模濾波：一般稱為Y電容。通常采用高壓一類陶瓷電容，或高壓金屬化電容。要求較低的ESR。數(shù)值受安全泄漏電流(80dB)。輸入是差動放大器減少飄移；輸出通常是OCL電路減少輸出電阻。單電源與雙電源：一般NPN輸入為雙電源，如一個輸入為直流基準(zhǔn)，另一個輸入為電壓取樣，也可使用雙電源；PNP輸入為單電源。小信號放大：輸入信號小于10mV時，要考慮Ios，Uos和Ib。第42頁，共47頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期三43運(yùn)放波形變換時，不要用運(yùn)放做比較器SR如果放大交流信號，要注意選擇的運(yùn)放增益帶寬積比系統(tǒng)BW高。盡量采用反相放大器，避免過高的CMR要求。放大器反饋電阻不要小于

14、2k第43頁，共47頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期三44比較器也是高增益直流放大器，但SR高。輸出有OC和OCL通常使用開環(huán)（單門限）或正反饋（雙門限）。前者多用于波形變換，后者多用于保護(hù)。如果門限要求精確，在反饋回路中增加二極管第44頁，共47頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期三45保險(xiǎn)絲或稱熔斷器，串聯(lián)在電路中，作為過流保護(hù)定額：電流有效值，額定電壓類型：慢熔延時型，雙元件慢熔型，快速型，很快速型 慢熔型保險(xiǎn)絲對啟動浪涌不敏感，可承受20倍額定電流沖擊，同時對過載較長時間才保護(hù)。通常用于啟動沖擊電流大的電動機(jī)，變壓器，白熾燈和電容負(fù)載保護(hù)。實(shí)際試驗(yàn)標(biāo)明，如果工作電流不大于手冊定額的25保險(xiǎn)絲壽命在室溫（25）將是無限長。第45頁，共47頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期三46保險(xiǎn)絲選擇快速型保險(xiǎn)絲不耐沖擊，短時間過流就會斷開，一般按電路滿載額定電流的150300選擇保險(xiǎn)絲定額。額定工作電流：保險(xiǎn)絲額定電流典型降低25，以避免誤動作。例如，保險(xiǎn)絲電流定額10A,一般不推薦工作電流大于7.5A；具有I2t特性，過流斷開時間長短與過流倍數(shù)呈反延時特性。過流倍數(shù)越大，熔斷時間越短。應(yīng)當(dāng)選擇保險(xiǎn)絲的斷開額定電壓與電路