开关电源主要元器件选用
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决定开关电源寿命的元器件,各部件寿命的评估计算
1、决定开关电源寿命的元器件
①电解电容器
电解电容器的封口部位会漏出气化的电解液,这种现象会随着温度的升高而加速,一般认为温度每上升10℃,泄漏速度会提高至2倍。
因此可以说电
解电容器决定了电源装置的寿命。
②风扇
球形轴承及轴承的润滑油枯竭、机械装置部件的磨损,会加速风扇的老化。
加之近年的DC风扇的驱动回路开始使用电解电容器等部件,所以有必要将
回路部件寿命等因素也一并考虑进去。
③光电耦合器。
零起点学开关电源设计基础篇
开关电源是一种高效、稳定、小型化的电源供应器,广泛应用于现代电子设备中。
想要学习开关电源设计基础知识,需要掌握以下几个方面的内容:
1. 开关电源的基本原理
开关电源是一种能够将交流电转化为直流电的电源供应器。
它通过开关管对输入电压进行开关控制,使交流电的平均值变为直流电。
整个开关电源由输入滤波电容、整流电路、开关变换器、输出滤波电容、稳压电路等部分组成。
2. 开关电源的分类
开关电源可以根据输入电压的不同,分为交流输入型和直流输入型;根据输出功率的不同,分为低功率(小于100W)、中功率(100W-1KW)和高功率(大于1KW);根据拓扑结构的不同,分为Buck型、Boost型、Buck-Boost型、Cuk型、Sepic型、Flyback型、Forward 型等。
3. 开关电源的主要元器件
开关电源的主要元器件包括开关管、二极管、电感、电容、变压器、稳压管等。
4. 开关电源的设计步骤
开关电源的设计步骤主要包括:计算输入电容、整流电路的设计、选择开关变换器拓扑结构、计算开关变换器元器件参数、稳压电路的设计、确定滤波电容电感的参数、进行仿真和优化。
5. 开关电源的性能指标
开关电源的主要性能指标包括输出电压、输出电流、输出功率、效率、稳定性、负载调整能力、温度特性等。
以上是零起点学开关电源设计基础的一些内容,希望对初学者有所帮助。
llc电源设计步骤LLC电源设计是一种常见的开关电源设计,其拥有高效率、高稳定性、低噪音等特点,被广泛应用于电子设备中。
下面将介绍LLC电源设计的主要步骤。
第一步:需求分析和规划在进行LLC电源设计之前,首先需要明确电源的需求和规划。
确定输入电压范围、输出电压、输出功率、工作环境温度等关键参数。
同时,也需要根据具体应用场景,确定电源的可靠性、效率和尺寸等方面的要求。
第二步:功率级拓扑选择根据电源的需求和规划,选择合适的功率级拓扑。
LLC电源通常采用半桥或全桥拓扑,具有输出电压变换比大、负载适应性好、并联容性强等特点。
根据具体情况,选择合适的拓扑结构。
第三步:元器件选择根据所选择的功率级拓扑,选择合适的元器件。
主要包括MOSFET、二极管、开关电容、谐振电感、输出电感等。
选择合适的元器件需要考虑功率损耗、电流容量、耐压能力、频率响应等因素。
第四步:回路设计在选定元器件之后,进行回路设计。
LLC电源具有LC谐振电路,使用频率高且工作方式复杂,因此需要对电路进行详细设计。
主要包括:控制IC的选型与配置、谐振电感和谐振电容的设计、复杂的反馈控制电路的设计等。
第五步:元器件布局和散热设计在进行LLC电源设计时,还需要考虑元器件的布局和散热设计。
元器件布局的合理性可以减少电路的干扰和损耗,散热设计可以确保元器件在高功率工作时的温度不超过允许值。
第六步:模拟仿真和电路原型制作在设计完成之后,进行模拟仿真,验证电路的稳定性和性能。
通过仿真可以得到电路的波形、频谱等数据,并对电路进行优化。
完成模拟仿真之后,根据实际需求制作电路的原型,并进行测试和调试。
第七步:电路优化和再次仿真根据电路原型的测试结果,对电路进行优化。
可以通过改变元器件参数、调整控制策略等方式来提升电路性能。
优化后,再次进行仿真,以验证优化效果。
第八步:批量生产和测试在电路设计稳定性和性能达到要求后,进行批量生产和测试。
在生产过程中,需要注意元器件的选用、布局的合理性以及制造过程中的细节,以确保最终产品的质量和性能。
开关电源中磁性元器件几乎所有电源电路中,都离不开磁性元器件 电感器或变压器。
例如在输入和输出端采用电感滤除开关波形的谐波;在谐振变换器中用电感与电容产生谐振以获得正弦波电压和电流;在缓冲电路中,用电感限制功率器件电流变化率;在升压式变换器中,储能和传输能量;有时还用电感限制电路的瞬态电流等。
而变压器用来将两个系统之间电气隔离,电压或阻抗变换,或产生相位移(3 相 Δ—Y 变换),存储和传输能量(反激变压器),以及电压和电流检测(电压和电流互感器)。
可以说磁性元件是电力电子技术最重要的组成部分之一。
磁性元器件—电感器和变压器与其他电气元件不同,使用者很难采购到符合自己要求的电感和变压器。
对于工业产品,应当有一个在规定范围内通用的规范化的参数,这对磁性元件来说是非常困难的。
而表征磁性元件的大多数参数(电感量,电压,电流,处理能量,频率,匝比,漏感,损耗)对制造商是无所适从的。
相反,具体设计一个磁性元件在满足电气性能条件下,可综合考虑成本,体积,重量和制造的困难程度,在一定的条件下可获得较满意的结果。
由于很难从市场上购得标准的磁性元器件,开关电源设计工作的大部分就是磁性元件的设计。
有经验的开关电源设计者深知,开关电源设计的成败在很大程度上取决于磁性元件的正确设计和制作。
高频变压器和电感固有的寄生参数,引起电路中各色各样的问题,例如高损耗、必须用缓冲或箝位电路处理的高电压尖峰、多路输出之间交叉调节性能差、输出或输入噪声耦合和占空度范围限制等等,对初步进入开关电源领域的工程师往往感到手足无措。
磁性元件的分析和设计比电路设计复杂得多,要直接得到唯一的答案是困难的。
因为要涉及到许多因素,因此设计结果绝不是唯一合理的。
例如,不允许超过某一定体积,有几个用不同材料的设计可以满足要求,但如果进一步要求成本最低,则限制了设计的选择范围。
因此最优问题是多目标的,相对的。
或许是最小的体积,最低成本,或是最高效率等等。
最终的解决方案与主观因素、设计者经验和市场供应情况有关。
开关电源元器件选型A:反激式变换器:1.MOS管:Id=2Po/Vin; Vdss=1.5Vin(max)2.整流:Vr>Vin+(Ns/Np)*Vin(max); If≧Iout 一般取Vr=8Vout3.缺点:就是输出纹波较大,故不能做大功率(一般≦150W),所以输出电容的容量要大.4.优点:输入电压范围较宽(一般可做到全电压范围90Vac-264Vac),电路简单.5.最佳控制方法:应选择电流型IC幷采用电流型控制.B:正激式变换器:6.MOS管:Id=1.5Po/Vin; Vdss=2Vin(max)7.整流:Vr>Vin+(Ns/Np)*Vin(max); If≧Iout 一般取Vr=3Vout8.缺点:成本上升,如要全电压得加PFC,电路稍比反激复杂.9.优点:纹丝小,功率可做到0~200W.10.最佳控制方法:应选择电流型IC幷采用电流型控制.C:推挽式变换器:11.MOS管: Id=1.2Po/Vin; Vdss=2Vin(max)12.整流:Vr>Vin+(Ns/Np)*Vin(max); If≧Iout 一般取Vr=2Vout13.缺点: 成本上升,如要全电压得加PFC,电路稍复杂.不太合适离线式.14.优点: 功率可做到100W~1000W.DC-DC用此电路很好!15.最佳控制方法:应选择电流型IC幷采用电流型控制.D:半桥式变换器:16.MOS管: Id=1.5Po/Vin; Vdss=Vin(max)17.整流: Vr>Vin+(Ns/Np)*Vin(max); If≧Iout 一般取Vr=2Vout18.缺点: 成本上升,如要全电压得加PFC,电路稍复杂.19.优点: 功率可做到100W~500W.20.最佳控制方法:应选择电流型IC幷采用电流型控制.E:全桥式变换器:21.MOS管: Id=1.2Po/Vin; Vdss=Vin(max)22.整流: Vr>Vin+(Ns/Np)*Vin(max); If≧Iout 一般取Vr=2Vout23.缺点: 成本上升,如要全电压得加PFC,电路稍复杂.24.优点: 功率可做到400W~2000W以上.25.最佳控制方法:应选择电流型IC幷采用电流型控制.。
一、元器件的选择1.DC-DC电源变换器的三个元器件1)开关:无论哪一种DC/DC变换器主回路使用的元件只是电子开关、电感、电容。
电子开关只有快速地开通、快速地关断这两种状态。
只有快速状态转换引起的损耗才小,目前使用的电子开关多是双极型晶体管、功率场效应管,逐步普及的有IGBT管,还有各种特性较好的新式的大功率开关元件。
2)电感:电感是开关电源中常用的元件,由于它的电流,电压相位不同,因此理论损耗为零。
电感常为储能元件,也常与电容公用在输入滤波器和输出滤波器上,用于平滑电流,也称它为扼流圈。
其特点是流过它上的电流有“很大的惯性”.换句话说,由于“磁通连续性”,电感上的电流必须是连续的,否则将会产生很大的电压尖峰波。
电感为磁性元件,自然有磁饱和的问题,多数情况下,电感工作在线性区,此时电感值为一常数,不随端电压与流过的电流而变化。
但是,在开关电源中有一个不可忽视的问题,就是电感的绕线所引起的两个分布参数(或称寄生参数)的现象。
其一是绕线电阻,这是不可避免的;其二是分布式杂散电容,随绕线工艺、材料而定。
杂散电容在低频时影响不大,随频率提高而渐显出来,到一频率以上时,电感也许变成电容的特性了。
如果将杂散电容集成为一个,则从电感的等效电路可看出在一角频率后的电容性。
3)电容:电容是开关电源中常用的元件,它与电感一样也是储存电能和传递电能的元件。
但对频率的特性却刚好相反。
应用上,主要是“吸收”纹波,具平滑电压波形的作用。
实际上的电容并不是理想的元件。
电容器由于有介质、接点与引线,形成一个等效串联内电阻ESR.这种等效串联内电阻在开关电源中小信号控制上,以及输出纹波抑制的设计上,起着不可忽视的作用。
另外电容等效电路上有一个串联的电感,它在分析电路器滤波效果时非常重要。
有时加大电容值并不能使电压波形平直,就是因为这个串联寄生电感起着副作用。
电容的串联电阻与接点和引出线有关,也与电解液有关。
常见铝电解电容的成分为AL2O3,导电率比空气的大七倍,为了能提高电容量,把铝箔表面做成有规律的凸凹不平状,使氧化膜表面积加大,加入的电解液可在凸凹面上流动。
电源原理图--每个元器件的功能详解!▽FS1:由变压器计算得到Iin值以此Iin值(0.42A)可知使用公司共享料2A/250V , 设计时亦须考虑Pin(max)时的Iin是否会超过保险丝的额定值。
TR1(热敏电网):电源启动的瞬间,由于C1(一次侧滤波电容)短路,导致Iin电流很大,虽然时间很短暂,但亦可能对Power产生伤害,所以必须在滤波电容之前加装一个热敏电阻,以限制开机瞬间Iin在Spec之内(115V/30A,230V/60A),但因热敏电阻亦会消耗功率,所以不可放太大的阻值(否则会影响效率),一般使用5。
-10。
热敏,若C1电容使用较大的值,则必须考虑将热敏电阻的阻值变大(一般使用在大瓦数的Power上)。
VDR1(突波吸收器):当雷极发生时,可能会损坏零件,进而影响Power的正常动作,所以必须在靠AC输入端(Fuse之后),加上突波吸收器来保护Power(一般常用07D471K),但若有价格上的考虑,可先忽略不装。
CY1 , CY2(Y-Cap):Y-Cap 一般可分为Y1及Y2电容,若AC Input有FG(3 Pin)一般使用Y2- Cap,AC Input若为2Pin(只有L,N)一般使用Y1-Cap,Y1与Y2的差异,除了价格外(Y1较昂贵),绝缘等级及耐压亦不同(Y1称为双重绝缘,绝缘耐压约为Y2的两倍,且在电容的本体上会有〃回〃符号或注明Y1),此电路蛭蟹G所以使用Y2-Cap , Y-Cap会影响EMI特性,一般而言越大越好,但须考虑漏电及价格问题,漏电(Leakage Current )必须符合安规须求(3Pin公司标准为750uA max)。
CXl(X-Cap)、RX1:X-Cap为防制EMI零件,EMI可分为Conduction及Radiation两部分,Conduction 规范一般可分为:FCC Part 15J Class B 、CISPR 22(EN55022) Class B两种,FCC测试频率在450K〜30MHz , CISPR 22测试频率在150K〜30MHz , Conduction可在厂内以频谱分析仪验证,Radiation则必须到实验室验证,X-Cap 一般对低频段(150K〜数M之间)的EMI防制有效,一般而言X-C叩愈大,EMI防制效果愈好(但价格愈高),若X-C叩在0.22uf以上(包含0.22uf),安规规定必须要有泄放电阻(RX1,一般为1.2MQ 1/4W)。
开关电源中压敏电阻的特性与选用原则1、压敏电阻的分类压敏电阻分稳压型、防雷型、消磁型和穿透型等。
如MYL1-1表示防雷型压敏电阻,它的规格有850V、1000V、1500V、3500V等规格。
一般压敏电阻安装在低通滤波器前面,小功率电源不常用,它有一定的功耗。
稳压热敏电阻,它可用于交直流电路,可作为电路双向限幅或稳压。
穿透型压敏电阻,当输入电压超过它的标称电压1.2倍时被击穿,外串联熔断器熔断,起到过电压保护作用,但它不因过电压而烧坏,可长期使用。
2、压敏电阻的主要参数开关电源上的压敏电阻主要作用是对过电压保护,而产生过电压的原因是空中雷击、电焊火花、电网浪涌电压。
因为它关系到人身设备安全,对技术参数要求较为严格。
(1)漏电流I eak=2πfVC y式中,V为高端测试电压值;f为供电电网频率,50Hz或60Hz。
C y为跨接在输入网线上相线到地、中线到地、一次侧到二次侧所接的总电容量。
(2)标称电压压敏电阻通过1mA电流时,压敏电阻两端所产生的电压称为标称电压。
选择标称电压的原则是,对于交流电压应选用2.2倍输入电压;对于峰值电压应选用1.5倍V PP;对于直流电压应选用2.6倍V iDC。
(3)流通量所谓流通量,是在一定时间内,允许流入峰值电流和峰值电压的乘积。
3、压敏电阻的特性与选用原则压敏电阻是在某一特定的电压范围内,随着电压的增加,电流急剧增大的敏感元件。
它常并联在两根交流电压输入线之间,置于熔丝之后的输入回路中。
压敏电阻的种类很多,其中具有代表性的是氧化锌压敏电阻。
用作交流电压浪涌吸收器时,压敏电阻具有正反向对称的伏安特性,如下图所示。
▲压敏电阻的伏安特性曲线在一定的电压范围内,其阻抗接近于开路状态,只有很小的漏电流(微安级)通过,故功耗甚微。
当电压达到一定值后,通过压敏电阻的电流陡然增大,而且不会引起电流上升速率的增加,也不会产生续流和放电延迟现象。
压敏电阻的瞬时功率比较大,但平均持续功率却很小,所以不能长时间工作于导通状态,否则有损坏的危险。
深圳市森树强电子科技告诉你开关电源中各种元器件类型及主要功能开关电源中各种元器件类型及主要功能开关电源中通用元器件的类型及主要功能如下:一、电阻器:1. 取样电阻—构成输出电压的取样电路,将取样电压送至反响电路。
2. 均压电阻—在开关电源的对称直流输入电路中起到均压作用,亦称平衡电阻。
3. 分压电阻—构成电阻分压器。
4. 泄放电阻—断电时可将电磁干扰(EMI)滤波器中电容器存储的电荷泄放掉。
5. 限流电阻—起限流保护作用,如用作稳压管、光耦合器及输入滤波电容的限流电阻。
6. 电流检测电阻—与过电流保护电路配套使用,用于限制开关电源的输出电流极限。
7. 分流电阻—给电流提供旁路。
8. 负载电阻—开关电源的负载电阻(含等效负载电阻)。
9. 最小负载电阻—为维持开关电源正常工作所需要的最小负载电阻,可防止因负载开路而导致输出电压过高。
10. 假负载—在测试开关电源性能指标时临时接的负载(如电阻丝、水泥电阻)。
11. 滤波电阻—用作LC型滤波器、RC型滤波器、π型滤波器中的滤波电阻。
12. 偏置电阻—给开关电源的控制端提供偏压,或用来稳定晶体管的工作点。
13. 保护电阻—常用于RC型吸收回路或VD、R、C型钳位保护电路中。
14. 频率补偿电阻—例如构成误差放大器的RC型频率补偿网络。
15. 阻尼电阻—防止电路中出现谐振。
二、电容器:1. 滤波电容—构成输入滤波器、输出滤波器等。
2. 耦合电容—亦称隔直电容,其作用时隔断直流信号,只让交流信号通过。
3. 退藕电容—例如电源退藕电容,可防止产生自激振荡。
4. 软启动电容—构成软启动电路,在软启动过程中使输出电压和输出电流缓慢地建立起来。
5. 补偿电容—构成RC型频率补偿网络。
6. 加速电容—用于进步晶体管的开关速度。
7. 振荡电容—可构成RC型、LC型振荡器。
8. 微分电容—构成微分电路,获得尖脉冲。
9. 自举电容—用于提升输入级的电源电压,亦可构成电压前馈电路。
开关电源常用元器件开关电源是一种将交流电转化为稳定直流电的电子设备,它常用于各种电子设备中,如计算机、电视机、手机等。
开关电源的工作原理是通过开关管的开关动作,将输入交流电转换成高频脉冲信号,再通过滤波电路将其变成稳定的直流电输出。
在开关电源中,常用的元器件有变压器、整流器、滤波电容、稳压器等。
我们来介绍一下变压器。
变压器是开关电源中必不可少的元器件之一,它起到了将输入电压变换为所需输出电压的作用。
变压器的工作原理是利用电磁感应的原理,通过输入线圈和输出线圈之间的磁耦合作用,实现电压的变换。
在开关电源中,变压器一般采用高频变压器,其特点是体积小、重量轻、效率高。
接下来,我们来介绍一下整流器。
整流器是开关电源中的另一个重要元器件,它起到了将交流电转换为直流电的作用。
整流器的工作原理是利用二极管的单向导电特性,将交流电信号转换为单向的直流电信号。
在开关电源中,常用的整流电路有半波整流电路和全波整流电路。
半波整流电路只能利用交流电信号的一半周期,而全波整流电路则能够利用交流电信号的整个周期,因此全波整流电路的输出电压更为稳定。
除了变压器和整流器,滤波电容也是开关电源中常用的元器件之一。
滤波电容通过存储电荷和释放电荷的方式,平滑输出电压,减小电压的纹波。
在开关电源中,滤波电容一般放置在整流器的输出端,起到了滤波的作用。
滤波电容的容值越大,滤波效果越好,输出电压的纹波越小。
稳压器也是开关电源中不可或缺的元器件之一。
稳压器的作用是将滤波之后的直流电压稳定在所需的输出电压。
稳压器可以分为线性稳压器和开关稳压器两种。
线性稳压器的工作原理是通过调整电阻的方式来稳定输出电压,但效率较低。
而开关稳压器则是通过开关管的开关动作来实现稳压,具有高效率和稳定性好的特点。
开关电源常用的元器件包括变压器、整流器、滤波电容和稳压器。
通过它们的协同工作,开关电源能够将输入的交流电转换为稳定的直流电输出。
这些元器件各自有着不同的工作原理和特点,但它们在开关电源中的作用都是不可或缺的。
开关电源中固态电容的特性与选用原则铝电解电容的电解质是硅酸铝,它的容量、寿命、漏电流受温度影响较大,尤其是开关电源的使用寿命很难突破50000h的主要原因是电解电容的影响。
固态电容(SolidCapaci-tors)的电解质采用的是高分子聚合物,该材料不会与氧化铝发生反应,通电后不会发生爆炸,也不存在受热膨胀而影响电容传递电能或产生爆裂。
固态电容具有环保、低阻抗、高低温稳定、耐高脉冲冲击等优点。
固态电容的耐温达260℃,且它的导电性、频率特性及电容使用寿命均不受温度影响。
它适用于摄像机、工业计算机等领域。
1、固态电容分类按电容的介质来分,分为有机介质、无机介质和铝电解电容三大类。
(1)无机介质电容包括陶瓷和云母两种。
陶瓷固定电容常用在CPU上,也可用在GHz级别的超高频器件上。
(2)有机介质电容例如固体薄膜电容,其特点是容量精度高、耐高温、防潮湿等特点,常用在节能灯开关电源等电子设备上。
3(3)铝电解电容电解电容的分类为电解液、二氧化锰、TCNG有机半导体、固体聚合物等。
固态电容在我国发展迅速,它可以替换普通的钽电容,应用范围越来越广阔。
采用固态电容的计算机,全天候24小时开机它的寿命可达到23年,是一般铝电解电容的6倍多。
2、固态电容结构特点固态电容采用固态导电高分子材料代替电解液作电容的阴极。
导电高分子材料的导电能力比电解液高3~4个数量级,应用这种固态电容可以大大降低等效串联电阻,改善温度频率特性,由于电容结构使用电导率高的材料,在高频下的容抗很低,耗电低,易于提高设备的效率。
有机固态电解电容的结构与液态铝电解电容相似,多采用直插立式方式。
不同之处在于固态聚合物电解电容的阴极材料用固态有机半导体浸膏替换电解液,在提高各项有关电气性能的同时,有效解决了电解液蒸发、泄漏、易燃等难题。
由于采用了新型的固态电解质,固态电解电容具有液态电解电容无法比拟的优良特性。
这些电气性能对于提高电子设备以高频为特征的使用显得尤为重要,可在开关电源得到应用。
开关电源各磁性元器件的分布参数开关电源是一种将输入电压转换为所需要的输出电压和电流的电源电路,其核心是磁性元器件。
磁性元器件主要包括变压器、电感和电感转变器等。
这些磁性元器件的分布参数对开关电源的性能起着重要的影响。
本文将详细介绍开关电源各磁性元器件的分布参数。
一、变压器的分布参数:1. 漏感Llk:变压器的漏感是指在变压器的两个绕组间存在一定的自感现象,即绕组之间产生的磁通量不能完全经过另一个绕组。
漏感的大小与绕组的结构和绕组之间的磁场环境有关。
漏感的存在使得变压器的输出电压受到负载电流的影响。
2. 漏感阻抗Zlk:漏感阻抗是指变压器的漏感对交流电的阻抗性质。
漏感阻抗的大小与漏感Llk和频率有关。
漏感阻抗越大,对电流的阻抗性能越好,输出电压的稳定性越高。
3.互感Lm:互感是指变压器的两个绕组之间通过磁场而相互感应的现象。
互感的存在使得变压器实现电压转换,并将输入电压与输出电压隔离。
4.耦合系数k:耦合系数是指变压器的两个绕组之间的磁耦合程度。
耦合系数越大,两个绕组之间的互感越强,输出电压的稳定性越好。
二、电感的分布参数:1. 漏感Llk:电感的漏感是指在电感线圈中存在一定的自感现象。
漏感的大小与线圈的结构和线圈之间的磁场环境有关。
漏感的存在使得电感对交流电的阻抗性能增加。
2. 漏感阻抗Zlk:漏感阻抗是指电感的漏感对交流电的阻抗性质。
漏感阻抗的大小与漏感Llk和频率有关。
漏感阻抗越大,对电流的阻抗性能越好。
3.互感Lm:互感是指两个电感线圈之间通过磁场而相互感应的现象。
互感的存在使得电感实现电压转换,并将输入电压与输出电压隔离。
4.耦合系数k:耦合系数是指电感的两个线圈之间的磁耦合程度。
耦合系数越大,两个线圈之间的互感越强,输出电压的稳定性越好。
三、电感转变器的分布参数:1. 输入电感Lint:输入电感是指电感转变器的输入端的电感。
输入电感的大小与电感转变器的结构和输入端的磁场环境有关。
2. 输出电感Lout:输出电感是指电感转变器的输出端的电感。
开关电源各磁性元器件的分布参数开关电源是一种能够将电源输入的直流电转换为经过开关管开关调制后的高频方波电流输出的电源。
开关电源中常使用到的磁性元器件包括变压器、电感器、磁环和补偿电感等。
本文将分别介绍这些磁性元器件的分布参数,包括互感系数、漏感系数、品质因数和饱和电感等。
1.变压器:变压器是开关电源中最常见的磁性元器件之一,其主要用于实现电压变换、隔离和电流控制等功能。
变压器的互感系数(k)是衡量一组线圈中能够转移能量的比例,k的范围通常在0.8到1之间。
当变压器的一端开路时,另一端的电流不能完全传导到另一线圈,形成了漏感。
漏感系数(k_m)是分析变压器性能的重要参数,其数值范围一般在0.03到0.3之间。
同时,变压器的品质因数(Q)是描述其在工作频率下的能量传输效率的指标,其数值越大,表示能量传输越高效。
2.电感器:电感器是通过感应磁场来储存和释放电能的元件。
开关电源中使用到的电感器主要包括电感线圈、磁环和电感峰值等。
电感线圈的主要参数是饱和电感(L_s)和功率损耗(R_s)。
饱和电感是在给定电流下,电感线圈中储存的能量的最大值。
功率损耗是电感器在工作时由于电阻而产生的能量损耗。
磁环是一种通过改变线圈的电流来调整电感器参数的设备。
3.磁环:磁环是用于储存和调整磁场能量的一种磁性材料。
在开关电源中,磁环主要用于调整电感器的感应能量。
磁环的厚度、面积和抗磁饱和能力等是影响其性能的重要参数。
4.补偿电感:开关电源中的补偿电感用于实现对电源端电感的变化进行补偿,从而提高系统的稳定性和效率。
补偿电感的主要参数是补偿比(R_c),它是补偿电感的导磁性能与电源端电感的比值。
当补偿比为1时,表示补偿电感和电源端电感的导磁性能相等。
综上所述,开关电源中的磁性元器件包括变压器、电感器、磁环和补偿电感等,它们都具有不同的分布参数。
了解和掌握这些分布参数有助于正确选择磁性元器件,优化开关电源的性能和效率。
反激式开关电源设计详细流程1.确定需求:首先要明确设计电源的输入电压和输出电流的需求,以及设计的环境条件,如工作温度范围和工作效率等。
2.选择主要元器件:根据需求确定选择适配器的主要元器件,包括变压器、MOSFET、二极管、电感器、电容器等。
3.设计变压器:变压器是反激式开关电源中的一个重要元器件,主要功能是提供电源输出的隔离和变压功能。
根据需求设计变压器的变比和功率,确定铁芯材料和绕线参数,如线径和绕线圈数等。
4.选择MOSFET:MOSFET是电源开关的关键元器件,它需要具备低导通和开关损耗、高效率和可靠性等特点。
根据需求选择合适的MOSFET,通过计算和模拟分析确定导通和关断时的最大功率损耗。
5.设计电感器和电容器:电感器和电容器用于滤波和稳压,通过计算和模拟模拟设计电流和电压波形,选择合适的电感值和电容值,以保证输出电流和电压的稳定。
6.设计控制电路:根据反激式开关电源的工作原理,设计适当的控制电路,用于控制开关管的导通和关断。
控制电路包括脉宽调制(PWM)控制和电流/电压反馈控制,以确保输出电流和电压的稳定和可靠。
7.选择和设计保护电路:反激式开关电源需要一些保护电路,如过压保护、过流保护、短路保护等。
根据设计需求选择合适的保护元器件和电路,以防止电源和被供电设备的损坏。
8.PCB设计:根据电路设计和布局要求进行PCB设计,包括元器件的布局、走线、线宽、间距等。
同时要考虑电磁兼容性(EMC)和热管理的问题。
9.原理图和PCB布线优化:通过仿真软件对电路进行仿真和优化,优化电路的参数和特性,如输出电压波形、效率和稳定性等。
10.系统测试与调试:完成PCB的制作和组装后,进行系统测试与调试,测试电源的输出性能、稳定性和保护功能等,并进行必要的调整和优化。
11.电源性能评估:对设计的电源进行性能评估,包括效率、功率因数、纹波和噪声等,以确保其符合设计要求和行业标准。
12.生产和质量控制:根据设计要求进行电源的批量生产,并进行质量控制,包括检测和测试,以确保产品的质量和可靠性。
开关电源生产工艺流程1.原材料获取:开关电源的主要原材料包括金属外壳、电路板、电子元器件等。
原材料的获取可以通过自主生产、采购或者合作供应商等方式获得,同时要确保原材料的质量和供应的稳定性。
2.元器件选择:在开关电源设计之前,需要选择合适的元器件来满足设计需求,如变压器、整流桥、滤波电容、稳压器等。
元器件的选择应根据质量、性能、供货周期和价格等因素进行综合考虑。
3.电路设计:电路设计是开关电源生产的关键环节,需要根据产品的功率、输入输出电压等要求,选择合适的拓扑结构和工作方式。
设计中还需要考虑过流、过压、过温等保护电路的设计。
4.电路板制作:电路板的制作通常采用印刷电路板(PCB)的方式。
首先将电路设计图转化为PCB设计图,然后通过包括铜箔刨平、图形膨胀、化学腐蚀、印刷、钻孔、镀铜等工艺,制作出电路板。
5.元件安装:通过贴片或波峰焊等方式,将元器件安装到电路板上。
贴片工艺适用于小型元器件的安装,而波峰焊适用于较大、耐热的元器件。
6.组装调试:将安装好元器件的电路板放入外壳中,并与外部连接器进行连接。
组装完成后,需要对电源进行调试,确认其工作状态正常。
7.质量检验:对组装好的开关电源进行电性能、外观质量等方面的检验。
包括输入输出电压、输出电流、开关频率、效率等的测试,并进行可靠性验证和寿命测试。
8.包装:在质量检验合格后,对开关电源产品进行包装和打包,包括塑料薄膜封装、内外箱包装等。
在包装中要注意保护和标识产品,确保产品在运输和存储过程中不受损坏。
以上就是开关电源生产工艺流程的主要环节。
在每个环节中,应严格按照工艺规程和要求进行操作,确保产品的质量和性能符合设计要求。
同时还要加强质量管理,建立并执行质量控制体系,确保产品质量稳定与可靠。
很全的开关电源各个元器件--计算/选型开关电源元器件选型—保险丝第一个安规元件—保险管1作用:安全防护。
在电源出现异常时,为了保护核心器件不受到损坏。
2技术参数:额定电压V、额定电流I、熔断时间I^2RT。
3分类:快断、慢断、常规1、0.6为不带功率因数校正的功率因数估值2、Po输出功率3、η 效率(设计的评估值)4、Vinmin 最小的输入电压5、2为经验值,在实际应用中,保险管的取值范围是理论值的1.5~3倍。
6、0.98 PF值开关电源元器件选型—热敏电阻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负温度系数热敏电阻增加线路的阻抗,这样就可以有效的抑制开机时产生的浪涌电压形成的浪涌电流。
当电路进入稳态工作时,由于线路中持续工作电流引起的NTC发热,使得电阻器的电阻值变得很小,对线路造成的影响可以完全忽略。
NTC的选择公式对上面的公式解释如下:1. Rt 是热敏电阻在T1温度下的阻值;2. Rn是热敏电阻在Tn常温下的标称阻值;3. B是材质参数;(常用范围2000K~6000K)4. exp是以自然数e 为底的指数(e =2.{{71828:0}} );5. 这里T1和Tn指的是K度即开尔文温度,K度=273.15(绝对温度)+摄氏度. 开关电源元器件选型—压敏电阻压敏电阻的作用1、压敏电阻是一种限压型保护器件。
利用压敏电阻的非线性特性,当过电压出现在压敏电阻的两极间,压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值,从而实现对后级电路的保护。
2、主要作用:过电压保护、防雷、抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、高压灭弧、消噪、保护半导体元器件等。
3、主要参数有:压敏电压、通流容量、结电容、响应时间等。
4、压敏电阻的响应时间为ns级,比空气放电管快,比TVS管(瞬间抑制二极管)稍慢一些,一般情况下用于电子电路的过电压保护其响应速度可以满足要求。