开关电源的元件选择精.ppt

开关电源的元件选择第1页，本讲稿共47页2主要内容电阻器电容器光耦运算放大器比较器保险丝第2页，本讲稿共47页3电阻器(1)-基本知识定义：RU/I电阻器类型：碳质电阻，碳膜电阻，金属化电阻，金属氧化膜电阻，贴片电阻，线绕电阻，温度电阻（NTC，PTC），取样电阻，压敏电阻等.电阻值与公差电阻值与公差电阻值与公差电阻值与公差 电阻标称值按10进对数分割，根据公差不同分为E48，E24，E12和E6等。公差为1%，5%，10%和20%等。以5%为例，E24的标称值为 1,1.1,1.2,1.3,1.4,1.5,1.6,1.8,2.0,2.2,2.4,2.7,3.0,3.3,3.9,4.3,4.7,5.1,5.6,6.2,6.8,7.5,8.2,9.1第3页，本讲稿共47页4电阻(2)定额定额 标称值标称值-不能任意取 额定功率额定功率PI2R,I有效值。实际上还是允许温升决定功率损耗。例如线绕电阻可达270C 额定电压额定电压：与电阻尺寸和绝缘有关。例如使用贴片电阻由300V直流提供辅助电源，不能使用一个电阻降压等等。第4页，本讲稿共47页5电阻(3)温度系数电阻的温度系数碳膜电阻 3501350ppm*/C金属膜电阻 25100ppm/C 金属氧化膜电阻 100300 ppm/C 线绕电阻（镍铬）25100 ppm/C 贴片电阻 100200 ppm/C 水泥线绕电阻 20300 ppm/C 铜导线电阻 4260 ppm/C 康铜 近似为零第5页，本讲稿共47页6电阻(4)-电阻的使用普通负载电阻功率：选择额定功率比实际电路功率大1倍。直流负载：P=U2/R 开关电路：P=DU2/R或P=I2R 缓冲电路：P=fCU2电压：只用额定电压一半数值和公差:一般要求不严格，由电路决定，防失控电阻（最大电阻值）。定时电阻：精度高，温度系数小。（选大电阻）第6页，本讲稿共47页7电阻(5)-电阻的使用取样电阻电压取样：至少1个采用10k，同类电阻，如果要求输出电压精度高，应当选择高精度。电流取样：无感电阻双线反绕线绕电阻，四端电阻；分流器，康铜丝，金属化电阻多个并联。PCB铜皮线（过流检测）35mm第7页，本讲稿共47页8电阻(6)-电阻的使用电阻可变电阻：功率注意限制电流；电位器可靠性差。限流电阻：限制启动电容充电电流采用线绕电阻；NTC，PTC限流和温度补偿降压电阻：贴片电阻注意电压定额，和最大电阻值1F 测试频率为120Hz，1F C1nF 测试频率为1kHz第16页，本讲稿共47页172.电压定额 电容器介质中的电场强度大于它的允许电场强度，这是绝缘介质中的电子被拉出来，产生雪崩效应，引起介质击穿。额定电压一般比击穿电压低。高电压定额的电容需要更厚的介质，比低电压体积大。额定直流电压额定直流电压：电容两极能施加的最高直流电压。额定交流电压额定交流电压：受损耗限制，一般比直流电压低得多。并随频率增加允许交流电压降低。例如例如：某电容直流额额定电压为600V，而50Hz交流额定电压为30V。某电容50Hz交流额定电压为400V，而在400HZ应用，额定电压降低为240V等。通常选择电容额定电压不得小于电容所承受电路最高电压的125%。第17页，本讲稿共47页183.ESRESR、ESLESL和损耗系数和损耗系数电容等效电路：电容等效电路：C，ESR，ESL和RSESR：引线、焊接和介质极化损耗。介质损耗与温度和频率有关。ESL：引线、电容极板结构有关。RS：泄漏电阻，一般很大损耗系数：容量1F，用120Hz；5mm,1835应3mm，616应2mm；2.电容安装时尽量不要靠近功率器件和发热源；3.不要用有机洗涤剂清洗；4.电路电压最高电压不超过耐压值的1.2倍；5.不能反极性；6.已安装在PCB上的电容不得强迫拉压或歪扭；7.在电压允许的情况下，电容的端尽可能靠近，减少引线电感。缩短引线。8 8.并联引线相等第28页，本讲稿共47页292、钽电容钽电容比铝电容具有好得多的高频特性，但价格贵，而且电压限制在100V和容量数百F以下，失效为常为短路极易着火。中功率电源输入最好选择铝电解电容，而输出低压采用贴片钽电容。当然贴片比插件的容量小而电压低。比铝电解电容更好的低温性能。钽电解电容选择与铝电解电容相似。仍以输出纹波电压和ESR选择电容量。第29页，本讲稿共47页303.2 无极性电容无极性电容1.有机薄膜电容有机薄膜电容介质介质：薄膜电容有聚乙烯、聚酯（CL）、聚丙烯(CB)、聚四氟乙烯(CF)、聚碳酸脂（CLS）等薄膜电容。精密、温度特性好、低漏电流。类型：类型：1.1.金属箔金属箔/膜电容膜电容金属箔作为电极。极低的ESR，可以承受很高的dV/dt和交流电流。体积大，价格高。容量小（低于0.01F)2.金属化电容金属化电容 喷涂在介质铝层作为电极。ESR大，较低的dV/dt和交流电流能力。体积小，价格低，有自愈能力。容量大。第30页，本讲稿共47页31使用：使用：相同容量金属箔常用于脉冲、交流高压、缓冲电路（snubber）和谐振电路。例如二极管缓冲电容选择步骤：1)不接C测量示波图振荡频率fc;2)在D上并联Cx观察示波图使振荡频率fm=fc/2,电路等效分布电容C Cx/3;3)分布电感为L1/（2fc)2C;4)选择 5)选择电容 电阻功耗：dV/dt 要求：应当大于Uo/trr,第31页，本讲稿共47页32金属化电容在局部击穿时产生高温，金属箔蒸发不会短路，电容量减少极小，这种现象就是所谓自愈能力，体积小，价格低。这类电容除了一般应用以外，常用于电磁兼容的X电容和Y电容。对对X电容可选得大一些（典型值为电容可选得大一些（典型值为0.1F1F），电压定额），电压定额 2500V安全要求漏电流不得大于工频泄漏电流为0.253.5mA（由产品标准定）常选14.7nF，2.2nF为典型值，电压3000V第32页，本讲稿共47页33金属化聚碳酸酯膜介质CLS体积小，耐高温、温度系数小、绝缘电阻高、自愈性。常应用于逻辑控制电路、延时、积分、滤波、耦合和移相电路。*金属化电容不使用在低电容、小于0.01F、谐振电路、吸收电路和低噪声。壳温升不超过15C，高温环境壳温不超过最高允许温度。第33页，本讲稿共47页342.无机介质电容无机介质电容云母电容：云母电容：云母片为介质，浸银后形成电极。电容量在数pF到1F；电压定额在50Vdc到2500V -55150内电容量漂移不超过0.5%比有机介质箔电容更高的dV/dt能力 体积较大，成本较高。适合于定时、缓冲电路和高频交流电路使用。第34页，本讲稿共47页35陶瓷介质电容陶瓷介质电容：介质成分介质成分是钛酸盐、铌镁酸铅等 分类：分类：3类1类：类：高精度，1pF到几个mF；1类：高精度，1pF到几个mF；2类类：独石电容，和1类相同的壳体，容量是以上电容2070倍，但在温度55125范围内变化大约10%，最大变化为15%25%；3类类：电容容量是2类大约5倍，电容量随电压和温度变化较大。温度范围2585，电容变化大约20%65%第35页，本讲稿共47页36使用1类用于定时、谐振电路和需要补偿温度效应的电路，也适合要求低损耗和高绝缘电阻的一般电路中使用。在收音机、电视机、收录机等电子产品种要求容量稳定的交直流的脉冲电路中使用。在收音机、电视机、收录机等电子产品种要求容量稳定的交直流的脉冲电路中使用。2类电容量大，外形尺寸小。电路中用于隔直流、旁路耦合、滤波和对损耗和容量稳定性要求不高的场合。3类 容量大，但要求不高的地方，价格低廉。多层陶瓷电容，代替低压电解电容,ESR特地，影响闭环设计，断裂为主要失效模式。第36页，本讲稿共47页37四、开关电源中电容器1、输入EMC滤波、整流和PFCC1C2C3C4C5C6C7UiUoHVC8220V50HzAB第37页，本讲稿共47页38C1,C4EMC差模（常模）滤波：一般采用有机介质金属化交流电容。通常称为X电容。C2,C3EMC共模滤波：一般称为Y电容。通常采用高压一类陶瓷电容，或高压金属化电容。要求较低的ESR。数值受安全泄漏电流(80dB)。输入是差动放大器减少飘移；输出通常是OCL电路减少输出电阻。单电源与双电源：一般NPN输入为双电源，如一个输入为直流基准，另一个输入为电压取样，也可使用双电源；PNP输入为单电源。小信号放大：输入信号小于10mV时，要考虑Ios，Uos和Ib。第42页，本讲稿共47页43运放波形变换时，不要用运放做比较器SR如果放大交流信号，要注意选择的运放增益带宽积比系统BW高。尽量采用反相放大器，避免过高的CMR要求。放大器反馈电阻不要小于2k第43页，本讲稿共47页44比较器也是高增益直流放大器，但SR高。输出有OC和OCL通常使用开环（单门限）或正反馈（双门限）。前者多用于波形变换，后者多用于保护。如果门限要求精确，在反馈回路中增加二极管第44页，本讲稿共47页45保险丝或称熔断器，串联在电路中，作为过流保护定额：电流有效值，额定电压类型：慢熔延时型，双元件慢熔型，快速型，很快速型 慢熔型保险丝对启动浪涌不敏感，可承受20倍额定电流冲击，同时对过载较长时间才保护。通常用于启动冲击电流大的电动机，变压器，白炽灯和电容负载保护。实际试验标明，如果工作电流不大于手册定额的25保险丝寿命在室温（25）将是无限长。第45页，本讲稿共47页46保险丝选择快速型保险丝不耐冲击，短时间过流就会断开，一般按电路满载额定电流的150300选择保险丝定额。额定工作电流：保险丝额定电流典型降低25，以避免误动作。例如，保险丝电流定额10A,一般不推荐工作电流大于7.5A；具有I2t特性，过流断开时间长短与过流倍数呈反延时特性。过流倍数越大，熔断时间越短。应当选择保险丝的断开额定电压与电路电压对应；必须知道电路冲击电流，浪涌电流，和启动电流特性在保险丝技术指标范围内。第46页，本讲稿共47页47超过保险丝的额定环境温度，保险丝电流应当降额；常温条件下，不大于额定电流的25使用，寿命无限长；所选择的保险丝应当符合UL,CSA,和VDE安全要求；应当考虑低的安装成本，更换容易等等。更换时，快速代替快速，慢熔代替慢熔。总是用相同电流和相同电压定额代替。第47页，本讲稿共47页