初級(jí)側(cè)部分上ppt課件

1、研發(fā)中心 彭磊上開關(guān)電源的拓?fù)錁?gòu)造分類 10W以內(nèi)常用以內(nèi)常用RCC(自激振蕩自激振蕩)拓?fù)浞绞酵負(fù)浞绞?10W-100W以內(nèi)常用反激式拓?fù)湟詢?nèi)常用反激式拓?fù)?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 全橋全橋反激開關(guān)電源特點(diǎn) 在開關(guān)電源市場中在開關(guān)電源市場中,400W以下的電源大約占了市以下的電源大約占了市場的場的70-80%,而其中反激式電源又占大部分而其中反激式電源又占大

2、部分,幾乎幾乎常見的消費(fèi)類產(chǎn)品全是反激式電源。常見的消費(fèi)類產(chǎn)品全是反激式電源。 優(yōu)點(diǎn)：本錢低優(yōu)點(diǎn)：本錢低,外圍元件少，低耗能，適用于寬外圍元件少，低耗能，適用于寬電電 壓范圍輸入壓范圍輸入,可多組輸出可多組輸出. 缺陷：輸出紋波比較大。缺陷：輸出紋波比較大。(輸出加低內(nèi)阻濾波電輸出加低內(nèi)阻濾波電容或加容或加LC噪聲濾波器可以改善噪聲濾波器可以改善) 今天以自行車充電器為例，詳細(xì)講解反激開關(guān)電今天以自行車充電器為例，詳細(xì)講解反激開關(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。隔分開關(guān)電源框架構(gòu)造圖EMI整流濾波變壓器次級(jí)整流濾波開關(guān)器件PWM 控制IC隔離器件采樣反響輸出高

3、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： 平安防護(hù)。在電源出現(xiàn)異常時(shí)，為了維護(hù)中心器件平安防護(hù)。在電源出現(xiàn)異常時(shí)，為了維護(hù)中心器件不遭到損壞。不遭到損壞。 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：分類： 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)價(jià)值效率設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)值 Vinmin 最小的輸入電壓最小的輸入電壓 2為閱歷值，在實(shí)踐運(yùn)用中，保險(xiǎn)管的取值范圍為閱歷值，在實(shí)踐運(yùn)用中，保險(xiǎn)管的取值范圍

4、是實(shí)際值的是實(shí)際值的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，其任務(wù)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，其任務(wù)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，這些用電器在運(yùn)用有許多家用電器、工業(yè)電子設(shè)備等等非線性負(fù)載，這些用電器在運(yùn)用過程中會(huì)使電網(wǎng)產(chǎn)生諧波電壓和電流。沒有采取功率因數(shù)校正技術(shù)的過程中會(huì)使電網(wǎng)產(chǎn)生諧波電壓和電流。沒有采取功率因數(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)只需需0.50.7，電流的總諧波畸變，電流的總諧波畸變THD很

5、大，可超越很大，可超越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，國際上曾經(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，國際上曾經(jīng)制定了許多電磁兼容規(guī)范，有定了許多電磁兼容規(guī)范，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：無源功率因數(shù)校正和有源主要有兩種方法：無源功率因數(shù)校正和有源功率因數(shù)校正。無源功率因數(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。無源功率因數(shù)校正利用線性電感器和電

6、容器組成濾波器來提高功率因數(shù)、降低諧波分量。這種方法簡單、經(jīng)濟(jì)，在小功率器來提高功率因數(shù)、降低諧波分量。這種方法簡單、經(jīng)濟(jì)，在小功率中可以獲得好的效果。但是，在較大功率的供電電源中，大量的能量中可以獲得好的效果。但是，在較大功率的供電電源中，大量的能量必需被這種濾波器儲(chǔ)存和管理，因此需求大電感器和電容器，這樣體必需被這種濾波器儲(chǔ)存和管理，因此需求大電感器和電容器，這樣體積和分量就比較大也不太經(jīng)濟(jì)，而且功率因數(shù)的提高調(diào)和波的抑制也積和分量就比較大也不太經(jīng)濟(jì)，而且功率因數(shù)的提高調(diào)和波的抑制也不能到達(dá)理想的效果。有源功率因數(shù)校正是運(yùn)用所謂的有源電流控制不能到達(dá)理想的效果。有源功率因數(shù)校正是運(yùn)用所謂的

7、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、分量輕、功率因數(shù)可接近這種功率因數(shù)校正有體積小、分量輕、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)溫度系數(shù)熱敏電阻添加線路的阻抗，

8、這樣就可以有效的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻添加線路的阻抗，這樣就可以有效的抑制開機(jī)時(shí)產(chǎn)生的浪涌電壓構(gòu)成的浪涌電流。當(dāng)電路進(jìn)入抑制開機(jī)時(shí)產(chǎn)生的浪涌電壓構(gòu)成的浪涌電流。當(dāng)電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)任務(wù)時(shí)，由于線路中繼續(xù)任務(wù)電流引起的穩(wěn)態(tài)任務(wù)時(shí)，由于線路中繼續(xù)任務(wù)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，對線路呵斥的影響可以完使得電阻器的電阻值變得很小，對線路呵斥的影響可以完全忽略。全忽略。NTC的選擇公式 對上面的公式解釋如下：對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)稱阻值；常溫下的標(biāo)稱阻值； 3. B是

9、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度即開爾文溫度，度即開爾文溫度，K度度=273.15(絕對溫度絕對溫度)+攝氏度；攝氏度； 壓敏電阻的作用 壓敏電阻是一種限壓型維護(hù)器件。利用壓敏電阻的非壓敏電阻是一種限壓型維護(hù)器件。利用壓敏電阻的非線性特性，當(dāng)過電壓出如今壓敏電阻的兩極間，壓敏線性特性，當(dāng)過電壓出如今壓敏電阻的兩極間，壓敏電阻可以將電壓鉗位到一個(gè)相對固定的電壓值，從而電阻可以將電壓鉗位到一個(gè)相對固定的電壓值，從而實(shí)現(xiàn)對后級(jí)電路的維護(hù)。實(shí)現(xiàn)

10、對后級(jí)電路的維護(hù)。 主要作用：過電壓維護(hù)、防雷、抑制浪涌電流、吸收主要作用：過電壓維護(hù)、防雷、抑制浪涌電流、吸收尖峰脈沖、限幅、高壓滅弧、消噪、維護(hù)半導(dǎo)體元器尖峰脈沖、限幅、高壓滅弧、消噪、維護(hù)半導(dǎo)體元器件等。件等。 主要參數(shù)有：壓敏電壓、通流容量、結(jié)電容、呼應(yīng)時(shí)主要參數(shù)有：壓敏電壓、通流容量、結(jié)電容、呼應(yīng)時(shí)間等。間等。 壓敏電阻的呼應(yīng)時(shí)間為壓敏電阻的呼應(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，普通情況下用管瞬間抑制二極管稍慢一些，普通情況下用于電子電路的過電壓維護(hù)其呼應(yīng)速度可以滿足要求。于電子電路的過電壓維護(hù)其呼應(yīng)速度可以滿足要求。 選取壓敏電阻

11、的方法壓敏電阻雖然能吸收很大的浪涌電能量，但不能接受毫安級(jí)以上的繼壓敏電阻雖然能吸收很大的浪涌電能量，但不能接受毫安級(jí)以上的繼續(xù)電流，在用作過壓維護(hù)時(shí)必需思索到這一點(diǎn)。壓敏電阻的選用，普續(xù)電流，在用作過壓維護(hù)時(shí)必需思索到這一點(diǎn)。壓敏電阻的選用，普通選擇標(biāo)稱壓敏電壓通選擇標(biāo)稱壓敏電壓V1mA和通流容量兩個(gè)參數(shù)。和通流容量兩個(gè)參數(shù)。 a 為電路電壓動(dòng)搖系數(shù)，普通取值為電路電壓動(dòng)搖系數(shù)，普通取值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，普通取值為壓敏電阻誤差，普通取值0.85.C 為元件的老化系數(shù)，普通取值為元件的老化系數(shù)，普通取值0.9.2 為交流形狀下要思

12、索峰峰值。為交流形狀下要思索峰峰值。V1mA 為壓敏電阻電壓實(shí)踐取值近似值為壓敏電阻電壓實(shí)踐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，對于規(guī)情況下，對于規(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越越 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，來看一下本電路中壓敏電結(jié)合前面所述，來看一下本電路中壓敏電阻的型號(hào)所對應(yīng)的相關(guān)參數(shù)。阻的型號(hào)所對應(yīng)的相關(guān)參數(shù)。EMI電路 X電容，共模電感也叫共模扼流圈電容，共模電感也叫共模扼

13、流圈 ，Y電容電容 根據(jù)根據(jù)IEC 60384-14,安規(guī)電容器分為安規(guī)電容器分為X電容及電容及Y電電容容: 1. X電容是指跨與電容是指跨與L-N之間的電容器之間的電容器, 2. Y電容是指跨與電容是指跨與L-G/N-G之間的電容器之間的電容器. 安規(guī)電容之-X電容 X電容多項(xiàng)選擇用耐紋波電流比較大的聚脂薄膜類電容。電容多項(xiàng)選擇用耐紋波電流比較大的聚脂薄膜類電容。這種類型的電容這種類型的電容,體積較大體積較大,但其允許瞬間充放電的電流也但其允許瞬間充放電的電流也很大很大,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)，此時(shí)必需在級(jí)，此時(shí)必需在X電容的兩端并聯(lián)一電容

14、的兩端并聯(lián)一個(gè)平安電阻個(gè)平安電阻,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程而致電源線插頭長時(shí)間帶電。過程而致電源線插頭長時(shí)間帶電。 平安規(guī)范規(guī)定平安規(guī)范規(guī)定,當(dāng)正在當(dāng)正在任務(wù)之中的機(jī)器電源線被拔掉時(shí)任務(wù)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?必需小于原來額定任務(wù)電壓必需小于原來額定任務(wù)電壓的的30%。 作為平安電容之一的作為平安電容之一的X電容電容,也要求必需獲得平安檢測機(jī)構(gòu)也要求必需獲得平安檢測機(jī)構(gòu)的認(rèn)證。的認(rèn)證。X電容普通都標(biāo)有平安認(rèn)證標(biāo)志和耐壓電容普通都標(biāo)有平安認(rèn)證標(biāo)

15、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,運(yùn)運(yùn)用的時(shí)候不要隨意運(yùn)用標(biāo)稱耐壓用的時(shí)候不要隨意運(yùn)用標(biāo)稱耐壓AC250V或者或者DC400V之之類的的普通電容來代用。類的的普通電容來代用。安規(guī)電容之-X電容 X電容主要用來抑制差模干擾電容主要用來抑制差模干擾 平安等級(jí)平安等級(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電容沒有詳細(xì)的計(jì)算公式，前期選擇都是根據(jù)閱歷值，電容沒有詳細(xì)的計(jì)算公式，前期選擇都是根據(jù)閱歷值，后期在實(shí)踐測試中，根據(jù)測試結(jié)果做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。后期

16、在實(shí)踐測試中，根據(jù)測試結(jié)果做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 閱歷：假設(shè)電路采用兩級(jí)閱歷：假設(shè)電路采用兩級(jí)EMI，那么前級(jí)選擇，那么前級(jí)選擇0.47uF,后級(jí)后級(jí)采用采用0.1uF電容。假設(shè)為單級(jí)電容。假設(shè)為單級(jí)EMI，那么選擇，那么選擇0.47uF電容。電容。電容的容量大小跟電源功率沒有直接關(guān)系電容的容量大小跟電源功率沒有直接關(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電容銜接的位置比較關(guān)鍵電容銜接的位置比較關(guān)鍵,必需需求符合相必需需求

17、符合相關(guān)平安規(guī)范關(guān)平安規(guī)范, 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平安及生命。它們都屬于平安電容人身平安及生命。它們都屬于平安電容,從而要求電容值從而要求電容值不能偏大不能偏大,而耐壓必需較高。而耐壓必需較高。 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電容的存在使得開關(guān)電源有一項(xiàng)漏電流的電性目的。電容的存在使得開關(guān)電源有一項(xiàng)漏電流的電性目的。 任務(wù)在亞熱帶的機(jī)器任務(wù)在亞熱帶的機(jī)器,要求對地漏電電流不能超越要求對地漏電電流不能超越0.7mA;任務(wù)在溫帶機(jī)器任務(wù)在溫帶機(jī)器,要求對地漏電電流不能超越要求對地漏電電流不能超越0.35mA。因。

18、因此此,Y電容的總?cè)萘科胀ǘ疾荒艹诫娙莸目側(cè)萘科胀ǘ疾荒艹?700PF472。Y電容的作用及取值閱歷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,屬于雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣屬于雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣|額定電壓范額定電壓范圍圍 250V 2. Y2耐高壓大于耐高壓大于5 kV,屬于根本絕緣或附加絕緣屬于根本絕緣或附加絕緣|額定電壓范額定電壓范圍圍150V 250V 3. Y3耐高壓耐高壓 2.5KV 5KV 屬于根本絕緣或附加絕緣屬于根本絕緣或附加絕緣|額定電額定電壓范圍壓范圍150V 250V 4. Y4耐高壓大于耐

19、高壓大于2.5 kV屬于根本絕緣或附加絕緣屬于根本絕緣或附加絕緣|額定電壓額定電壓范圍范圍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 為什么要開氣隙？為什么要開氣隙？ 反激變換器中，變壓器起著電感和變壓器反激變換器中，變壓器起著電感和變壓器的雙重作用，因此變壓器磁芯處于直流偏磁形狀，的雙重作用，因此變壓器磁芯處于直流偏磁形狀，為防磁飽和因此要參與氣隙。為防磁飽和因此要參與氣