第一部分电源技术实践
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3.HTM
3. PP51
一.输入回路
1. 保险丝FUSE
FUSE有1。MICRO FUSE 微型保险丝2。CERAMIC FUSE 陶瓷保险丝3。GLASS FUSE 玻璃管型保险丝4。SMD FUSE贴片型保险丝
按熔断速度分为快熔型(FAST)慢熔型(SLOW)
个人经验取值参考:1. Pin=Pout/Eff 2. Vacmin=INPUT VOLTAGE
取(AC电流值)Iac *2--- 3 倍值为FUSE值比较合适。
举例:ACin=90V—264V Pout=60W
Idc=(Pout/Eff)/Vacmin/PF= (60/0.8)/90/0.55 = 75/90/0.55 = 1.5 * 2 = 3取2.5A -3A/250V 功率较大的,可以具实际情况减小
125V FUSE只应用于低段电压,全范围电压用250V之FUSE。
2. 热敏电阻电源主要用到NTC型的
1.负温度系数NTC:电阻值随温度增加而减小
2.正温度系数PTC:电阻值随温度增加而增加
输入电路的是抑制开机瞬间,防大电容开始充电时,呈现很低阻抗,产生大电流造成损坏。当温度升高时,阻值变小,对电路的损耗很小。
取值:I =Pout/Eff/ACinmin/PF
最少大于2倍电流值,在根据实际测试温度高低做调整。可以根据实际经验和现有物料等取。
3. 突波吸收器(压敏电阻METAL OXIDE V ARISTORS)
电源常用三种:241—ACVrms 150Vrms DCV 200V
271-- ACVrms 175Vrms DCV 225V
471-- ACVrms 300Vrms DCV 385V
突波吸收器选取主要根据两点:1。电压值–是运用在电路中该件的最大端电压,取最大端电
压的110%-120%,低端常用241或271,高端电压常用
471。
2。器件所承受最大的尖峰电流
3.估算出电路所承受最大瞬间的能量的焦耳数。
突波电流值—般在做雷击实验所要求,但过电压也是一个目的限制。我们一般按经验
选取。在考虑不做雷击实验时和成本时可以不用安装。
4. X电容
X电容主要用来消出差模干扰,主要集中在消出中,低频段,一般在10MHZ以下明显。
具体选取值,没有限制,只要考虑以下因素即可:
1.满足传导测试可以达到要求,可加大,或减小(成本)。2。PCB板能尽量安装有位置,以避免重新做板,增大工作量和成本。
X-Cap 一般对低频段(150K ~ 数M之间)的EMI防制有效,一般而言X-Cap愈大,
EMI防制效果愈好(但价格愈高).
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相对应泻放电阻要根据X电容变化而变化。一般X电容取值在0.1Uf - 2.uF间。
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5. Y电容
1.Y电容主要用来消出共模干扰,对10MHZ以下很明显,一般Y电容越大,传导测试波形越好,不过必须在考虑高压测试时的漏电流的要求可允许下,漏电流(Leakage Current )必须符合安规须求。OPEN FRAME符合前条件即可,ADAPTER一般要求Y电容最大用222。
2.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接FG ,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)。
一般Y电容取值在1000PF—10000PF间。主要有:102,152,222,332,472等等。
6. 共模电感
磁性材料主要有:铁素体(FERRITE),纳米晶,铁粉芯,金属铁芯等。
铁素体:主要有四种:1.锰锌铁氧体(Mn-Zn Ferrite)(现在常用的)2.镍锌铁氧体(Ni-Zn Ferrite)
3.铜镁锌铁氧体(CU-Mg-Zn Ferrite)
4.多合金的
适用高频率变压器,EMI滤波器,能量存储用等。
纳米晶: 对低端频率有好的效果。
可用在EMI电路,对KHZ段有很好的抑制效果,但容易饱和
铁粉芯: 1.碳基铁粉芯Carbonyl Iron 2.铁硅铝铁粉芯Sendust
适用高频率变压器,滤波器等,主要常应用在储能电感, 输出DC直流滤波器上。
金属铁芯:实用于低频段,宜30KHZ以下。
共模电感一般用高磁导率铁素体(FERRITE)磁芯,铁素体是EMI电路最常用的材料。(高频率变压器,EMI滤波器等是一种材质,但配比不同,不能通用)
加减共模电感的圈数是改善传导测试的最常用方法,在设计和改善时共模电感一定要注意避免接近饱和。还要注意它的温度不能太高或太靠近热体,以造成冷机OK,热机NG现象。
1mm= r²*3.14*4A =3.14 A 输入电感的线径确定:具4A/1mm²的电流密度,Φ
I =Pout/Eff/ACinmin/PF
根据实际经验,可以适当减小线径取值,大于I =Pout/Eff/ACinmin稍大即可。
可以根据实测温度做调整.
7. 放电电阻
主要是在关断AC输入后,X电容上的电量在1秒内释放达到安全电压内,测试输入插头端。
取值主要考虑以下因素:
1. 根据放电时间取电阻大小,R=T/(
2.21*C) T=取1 S ,C= 所有X电容相加的总容量。(不
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同的标准放电时间有些不同的要求)
2. 是放电电阻根据自身阻值本身承受的功率要求。公式为:P=V*V / R天若有情歌词
3. 若X-Cap在0.22uf以上(包含0.22uf),安规规定必须要有泄放电阻。
EMI电路总结:
1. EMI高端不好,可在输入电源线上加上磁环,有较好效果。在输出DC线加铁粉芯磁
环,也有改善,特别在辐射时。
2.EMI电路根据功率大小,所用电路形式和经验,在设计前确定滤波级数,大概取值,然后在EMI 测试时根据实际情况再做调整即可。(最好参考成熟的EMI电路,以节约
时间).
3.如果出现差模干扰,而X电容不能很好解决时,可单边串入带CORE电感,来解决。
4.增大Gate电阻,可减小EMI干扰,但会增加MOS发热温度。
5. 在A V OK时,QP不一定能OK,有可能是EMI电感有出现饱和现象, 或者主变压器也可
能影响.
QP是根据A V计算得到的
6. 辐射表现不太突出时,抑制的办法,可以在输出输入线加铁粉芯磁环,或者用铜箔,铝等金
属屏蔽整机.
7.EMI分为传导Conduction及辐射Radiation两部分,Conduction标准规范一般常用两种: 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可以用频谱分析仪
验证,Radiation 则必须到专用实验室验证。
以下是传导的实测波形图一,图二是辐射测试波形.
图一传导测试波形
昆虫乐园图二, 辐射测试波形
二.整流滤波
1. 整流
电压:峰值反向电压PIV,一般要求大于600V
电流:最大正向整流电流,选择时,至少大于两倍整流二极管稳态电流容量。
要有所承受浪涌电流的能力。
2. 滤波Cin
取滤波后纹波电压△V=30V 放电维持时间T=(1/Finac) / 2 (由于波形是半周,故取一半/2)
Idc=Pin/(Acin*1.414)
Cin=Idc*T/△V
举例说明:
Pout=40W
Pin=Pout/EFF=40/0.8=50W Idc=Pin/(Acin*1.414)=50/(90*1.414)=0.39A T= (1/Finac) / 2=(1/60)/2=16.67US/2=8US
Cin=Idc*T/△V=0.39*8/30=0.104*1000=104 uF取82uF/400V即可
(经验取值:2uF-1瓦)
一般滤波后的VDC不小于Vacin*1.2倍(重载),峰值≦1.414*Vacin(轻载)在应用倍压整流时,一定要在各电容两端加平衡电阻,可经验取值,一般是几百K欧。
三.PWM IC振荡频率及周围电路
双鱼女1.振荡频率
PWM的振荡频率一般根据IC的应用说明来选取,(有的是曲线,有的是公式)。有些
IC是固定工作频率的。
举例说明:UC3843/2
当Rt>5KR, F=1.72/(Rt*Ct),开关频率约等于计算值,Rt是振荡电阻,Ct是振荡电容,
1.72是常数。当Rt<5KR, F=1.0/(Rt*Ct)
注意:计算值为工作频率,如UC3842/UC3843。
把时间当作朋友
侧是便计算值的一半为工作频率,如UC3844/5.
2. Rins
根据IC要求的Ins值来计算电阻值和功率。
举例说明:UC38XX系列
PIN3-Ins 限制为1V , Rs-max=1.0/Is-max
Rs-max:Rins电阻。Is-max:MOSFET S极的PK电流
调试时可以适当改动,以达到最佳状态。
IC-ns脚接至Rs端时,须接如RC滤波网络,改善波形。是根据SENS-VOLTAGE对RC 充放电的时间常数来取值,计算较为麻烦,且不理想,可根据实际经验和调试来取,较为方便。如38XX系列一般应用1KR/470-1000PF来改善。
3.Rgate (MOS-Gate与IC OUT 间接的电阻)
(1). 主要用来消除由于MOS结电容和分布电容所引起的高频振荡。选取合适值,可以减小Gate极的振荡,减小MOS导通时的PK电流,减小EMI干扰。但会增加了开关的上升
沿时间,MOS的发热量会加大。
(2). 在与该电阻并联须反结一普通二极管,可以改善开关的下降沿,以减小MOS开关的关断时损耗,降低发热量。可以根据实际调试来或串入一小电阻。
4. 启动电阻:
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根据IC的启动电压,电流值来取。
注意电阻的承受功率,耐电压等以免烧坏。
5.VCC
一.在设计PWM-IC VCC电压时,电源在各种情况下都能保证VCC输出电压合乎要求,足