开关电源中元件选择
开关电源设计的各种元器件介绍及作用
开关电源设计的各种元器件介绍及作用设计并不是如想象中那么简单，特别是对刚接触开关电源研发的人来说，它的外围就很复杂，其中使用的元器件种类繁多，性能各异。
要想设计出性能高的开关电源就必须弄懂弄通开关电源中各元器件的类型及主要功能。
本文将总结出这部分知识。
开关电源外围电路中使用的元器件种类繁多，性能各异，大致可分为通用元器件、特种元器件两大类。
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，将取样电压送至反馈电路。
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，可避免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。
电子元器件的选型与用途分析
电子元器件的选型与用途分析随着科技的发展，电子元器件的选择和应用越来越重要。
在电子设备的设计和制造中，选择合适的电子元器件是至关重要的。
在这篇文章中，我们将讨论如何选择电子元器件以及它们在不同的应用中的用途和特点。
一、电子元器件的种类电子元器件是电路中的基本构成部分，它是指电子技术所需要的各种元器件。
根据其功能，电子元器件可以分为源件、受控元件和功能元件三类。
1.源件源件的作用是作为电路信号的源头，提供控制信号或功率的输入。
包括二极管、晶体管、集成电路等。
2.受控元件受控元件是电路中可以通过外部信号控制其工作状态的元器件。
包括三极管、场效应管、继电器等。
3.功能元件功能元件是完成特定功能的元器件，包括电容、电感、电阻、变压器等。
二、电子元器件的选型1.电子元器件的参数在选择电子元器件时，需要了解电子元器件的参数。
这些参数包括：电压、电流、功率、频率、容量、电感、电阻等。
根据电子元器件的工作环境和工作条件，我们可以选择适合的电子元器件。
2.电子元器件的品质和性价比在选择电子元器件时，需要考虑其品质和性价比。
品质好的元器件可能价格昂贵，但相对来说也更可靠，更耐用，同时也更能防止短路、过载等问题。
3.待选电子元器件的多样性在选择电子元器件方面，需要根据电子元器件的功能和特点选择不同的型号。
例如，如果需要选择一个电阻器，可以选择不同阻值、不同容差、不同功率的电阻器。
在某些特殊环境下，我们还需要选择经过氧化铝、有机硅等特殊处理的电阻器。
三、电子元器件的用途分析1.电源电路在电源电路中，电子元器件的选型和应用非常重要。
例如，在直流电源电路中，我们需要使用稳压器、大电容电解电容、大功率空心电感等组成稳压器电源。
在开关电源中，我们则需要选择功率较大的 MOSFET 来控制开关。
2.射频电路射频电路是无线电通信的一部分。
在射频电路中，我们需要考虑信号的追踪和降噪处理。
例如，在无线电通信场景中，我们需要使用高精度的电阻、电容等元器件来提高信号的精确度。
开关电源元器件选型
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.拟定:胡成才2005-1-13。
开关电源中NTC的选取
开关电源中NTC的选取————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：NTC负温度系数热敏电阻专业术语零功率电阻值RT（Ω）RT指在规定温度T 时，采用引起电阻值变化相对于总的测量误差来说可以忽略不计的测量功率测得的电阻值。
电阻值和温度变化的关系式为：RT = RN expB(1/T – 1/TN)RT ：在温度T （K ）时的NTC 热敏电阻阻值。
RN ：在额定温度TN （K ）时的NTC 热敏电阻阻值。
T ：规定温度（K ）。
B ：NTC 热敏电阻的材料常数，又叫热敏指数。
exp ：以自然数e 为底的指数（e = 2.71828 …）。
该关系式是经验公式，只在额定温度TN 或额定电阻阻值RN 的有限范围内才具有一定的精确度，因为材料常数 B 本身也是温度T 的函数。
额定零功率电阻值R25 （Ω）根据国标规定，额定零功率电阻值是NTC 热敏电阻在基准温度25 ℃时测得的电阻值R25，这个电阻值就是NTC 热敏电阻的标称电阻值。
通常所说NTC 热敏电阻多少阻值，亦指该值。
材料常数（热敏指数）B 值（K ）B 值被定义为：RT1 ：温度T1 （K ）时的零功率电阻值。
RT2 ：温度T2 （K ）时的零功率电阻值。
T1，T2 ：两个被指定的温度（K ）。
对于常用的NTC 热敏电阻，B 值范围一般在2000K ～6000K 之间。
零功率电阻温度系数（αT ）在规定温度下，NTC 热敏电阻零动功率电阻值的相对变化与引起该变化的温度变化值之比值。
αT ：温度T （K ）时的零功率电阻温度系数。
RT ：温度T （K ）时的零功率电阻值。
T ：温度（T ）。
B ：材料常数。
耗散系数（δ）在规定环境温度下，NTC 热敏电阻耗散系数是电阻中耗散的功率变化与电阻体相应的温度变化之比值。
δ：NTC 热敏电阻耗散系数，（mW/ K ）。
开关电源中的磁性元
根据电源转换需求，设计变压器 的线圈匝数、绕组方式、铁芯尺 寸等参数，以实现电压和电流的
转换。
电感器设计
根据滤波和储能需求，设计电感器 的线圈匝数、绕组方式、磁芯尺寸 等参数，以实现电流的滤波和储能。
互感器设计
根据信号传输需求，设计互感器的 线圈匝数、绕组方式、磁芯尺寸等 参数，以实现电压和电流的测量和 传输。
磁性元件面临的挑战
高温环境
随着开关电源工作温度的升高，磁性元件需要具备更高的耐热性能 和稳定性，防止高温下性能下降或失效。
电磁干扰
开关电源中的磁性元件会产生电磁干扰，对周围电路和设备产生影 响，需要采取有效的电磁屏蔽和噪声抑制措施。
可靠性问题
在高频、高温和复杂环境下，磁性元件的可靠性面临挑战，需要加 强元件的材料、结构和工艺等方面的研究。
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未来磁性元件的研究方向
新材料研究
探索新型的磁性材料，如纳米材料、高磁导率材 料等，以提高磁性元件的性能和适应性。
集成化研究
研究磁性元件的集成化技术，实现多功能的集成 和优化，提高开关电源的整体性能。
智能化研究
研究磁性元件的智能化技术，实现自适应调节和 控制，提高开关电源的智能化水平。
THANKS FOR WATCHING
在开关电源中，磁性元件通常用于实现电压和电流的转换、储能和控制等功能，是开关电源的重要组成部分。
磁性元件的种类
变压器
用于实现电压和电流的转换，通常由两个或多个线圈 绕在磁芯上组成。
电感器
用于实现储能和控制，通常由线圈绕在磁芯上组成。
磁性材料
用于制造磁芯，常用的磁性材料有铁氧体、钕铁硼等。
磁性元件在开关电源中的作用
磁性元件的热设计
开关电源保险丝的选择与计算
开关电源保险丝的选择与计算摘要：I.引言- 介绍开关电源保险丝的概念与作用II.开关电源保险丝的选择- 电流额定值的确定- 电压额定值的确定- 熔断特性的选择III.开关电源保险丝的计算- 电流计算- 电压计算- 熔断时间计算IV.结论- 总结开关电源保险丝的选择与计算方法正文：开关电源保险丝是一种用于保护电路的安全元件，当电路中的电流超过其额定电流时，保险丝会熔断，切断电路，从而防止电路过载和短路，保护电器设备和人身安全。
在开关电源中，保险丝的选择与计算尤为重要，以下将详细介绍开关电源保险丝的选择与计算方法。
首先，我们需要选择合适的电流额定值。
电流额定值应略大于开关电源的最大正常运行电流，以确保在正常工作条件下保险丝不会熔断。
同时，电流额定值应小于或等于开关电源的最大过载电流，以保证在短时间内过载情况下保险丝能迅速熔断。
其次，选择合适的电压额定值。
电压额定值应略大于开关电源的最大输入电压，以防止因电压波动导致的保险丝熔断。
同时，电压额定值应小于或等于开关电源的最大输出电压，以确保在正常工作条件下保险丝不会因电压过高而熔断。
最后，选择合适的熔断特性。
根据电路的特性和对熔断速度的要求，选择快速熔断、慢速熔断或延时熔断等不同类型的保险丝。
在选择合适的保险丝后，我们可以根据保险丝的额定电流、额定电压和熔断特性进行计算。
首先，进行电流计算。
根据开关电源的最大正常运行电流和最大过载电流，计算出所需的电流额定值。
其次，进行电压计算。
根据开关电源的最大输入电压和最大输出电压，计算出所需的电压额定值。
最后，进行熔断时间计算。
根据电路的工作频率和保险丝的熔断特性，计算出保险丝在过载或短路情况下的熔断时间。
总之，开关电源保险丝的选择与计算涉及到电流额定值、电压额定值和熔断特性的选择，以及电流、电压和熔断时间的计算。
开关电源设计中功率元件的正确选择与安装
障 ，明显 是设 计失 误 造成 。而 这种 失误 恰恰 又是 出现在通 常认 为最不 易 出故 障之处 。 为设计 一 个 品质优 良
的 开 关 电 源 ，吸 取 这 些 失 败 的 经 验 是 很 重 要 的 。
意义。
关 键 词 ：开 关 电源 ；功 率 元件 ； 电阻 ；电 容 中 图 分 类 号 ：Ｔ ６ ５ Ｎ ０ 文 献 标 识 码 ：Ａ
开 关 电源称 ２ ｋ ｚ ０ Ｈ 革命 （ 由于 功率 场效应 管 性能 改进 ，现在 的开 关工作 频 率 已远 高 于 ２ ｋ ｚ ， 由于重 ０Ｈ） 量 轻 、体 积小 、价 格低 、变换 效 率 高 ，今 天 ，几 乎 在 所 有 的使 用 直 流 电 源 的场 合 取 代 了工 频 变 压 器 稳 压
故 障率仅 为 ５ ％。 因而 可 以认 为是某 种偶 然 因素 引起 的 ，并 非设计 失误 产 生 。
： 墨 量 晶散 ． 詈 ！ 二 管器 ： “ 量 ．壳 ．薯 一势 体
ｒＨ ｓ Ｏ＾
结／ 壳 壳／ 散热器 散热器／ 环境 《
ｌ． Ｏ
ｌ 寞 气 楚薅
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３ １ 功 率 ｂ Ｓ管 ． ｌ Ｏ
半 导体 元件对 温 度最敏 感 ，因此人 们对 它 的散热 条件 与结温 的关 系作 了详 尽 的研究 ，图 ２是关 于热 阻
的 等效 电路模 型 。
Ｒｅ＾ Ｒｅ Ｊ Ｊ ｃ＋Ｒｅｓ＋Ｒｅ＾ ｃ ｓ ＝ ／ ．Ｔ２ Ｗ ｃｎ
图 ３是 散热 器热 阻 Ｒ与散 热器 体积 和空 气流 速之 间 的关系 。使用这 些 理论 ，在 实 际设计 的产 品 中可靠性 问 题 已得 到较 好 的解 决 。从 表 １中可 见被 剖析 的 ２ ０个开 关 电源 中属于功 率 ｂＯ ｌＳ管损坏 发生 的故 障 只有 １ ， 个
开关电源mos管耐压选型原则
开关电源mos管耐压选型原则开关电源是现代电子设备中常用的一种电源形式，它通过不断开关电流来实现稳定的输出电压。
而MOS管是实现开关电源的核心元件之一，所以如何选型合适的MOS管对于开关电源的性能是非常重要的。
下面我们将介绍开关电源MOS管耐压选型的原则。
首先，耐压是选型MOS管时的一个重要指标。
耐压是指MOS管能够承受的最大电压。
在开关电源中，输入电压经过变压器和整流电路的处理后，会转化为直流电压并供给给MOS管。
所以选型时要根据开关电源的输入电压来确定MOS管的耐压等级，以确保MOS管能够正常工作并具有较高的安全性。
其次，功率损耗也是选型MOS管时需要考虑的因素之一。
在开关电源中，MOS管会频繁地开关，开关的过程中会有一定的功率损耗。
因此，在选型MOS管时，需要根据开关电源的设计功率来确定MOS管的额定功率，以确保MOS管能够承受开关过程中的功率损耗，并保持良好的热稳定性。
另外，导通电阻也是MOS管选型的重要指标之一。
导通电阻是指MOS管在导通状态下的电阻大小。
导通电阻直接影响到MOS管的电流承载能力和开关速度。
一般而言，导通电阻越小，MOS管的电流承载能力越强，开关速度也越快。
因此，在选型时需要考虑开关电源的负载电流和开关速度的要求，并选择具有合适导通电阻的MOS管。
此外，过压保护也是选型时需要考虑的因素之一。
过压保护是指当开关电源的输出电压超出设定范围时，MOS管能够及时切断电流，保护其他电子元件不受损坏。
因此，在选型时需要选择具有过压保护功能的MOS管，以提高开关电源的安全性和稳定性。
综上所述，开关电源MOS管耐压选型的原则主要包括耐压、功率损耗、导通电阻和过压保护等方面。
在具体选型时，需要根据开关电源的输入电压、设计功率、负载电流、开关速度和过压保护等要求，选择具有合适参数的MOS管，以确保开关电源的正常工作和稳定性。
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电容电路中电流
电容存储的能量
t t
dQ dU i C dt dt
U du 1 W uidt uC dt Cudu CU 2 (J) 0 0 0 dt 2
电容电压不能突变，P＝W/T
正弦交流(u=Umsint)电路中的电容
i C du 2U 2U 2CUcost cost cost I msin( t / 2 ) dt 1 / C Xc
式中
1 XC C
15
二、电容器的主要参数
1. 容量：单位－F，（mF），F，nF，pF
误差等级－±1%（00）级，±2%(0)级，±5%（Ⅰ）
级，±10%（Ⅱ）级和±20%（Ⅲ）级
标称值－和电阻相同。按照公差等级决定序列。
如公差10%：1.0，1.2，1.5，1.8，2.0，2.7，3.3，3.6, 4.7，6.8和8.2等，像4.7μF，0.047μF，47pF等等
5
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）
C
A 0 r A
d d ＝ 0 r
r A r A 6 8.85 10 F 36d d
ε0 =8.85×10-12F/m(1×10-9/36π)
A－极板面积（m2); d－极板间距离（m)
通常电容器名称是以介质材料来命名的
13
表1 一些材料的相对介电常数 材料 εr 材料 εr 空气 1.0 橡胶 2.7 蒸馏水 8.0 云母 6~7.5 腊纸 4.3 玻璃 5.5~8 矿物油 2.2 陶瓷 5.8 尼龙 3.55 氧化铝 7.5~10 聚酯薄膜 3.1 导热硅脂 3.9~4.3 人造云母 5.2 聚四氟乙烯 1.8~2.2
开关电源中元件选择
1
主要内容
• • • • • • 电阻器 电容器 光耦 运算放大器 比较器 保险丝
2
电阻器 (1)-基本知识
• 定义：R＝U/I • 电阻器类型：
l l R A A
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
9
MOV应用
• 例如电感电流10A，电感量为10mH(0.5J)正常工 作时电感两端最大峰值电压为50V，电感两端最 大过电压为200V。可以选择大于能量0.5J，击穿 电压60V以上的压敏电阻。一般压敏电阻击穿电 压为1A测试值，残压比乘以击穿电压对应的电流 通常在1000A以上，这里电感电流10A很容易达到 。如果选择残压比为10的80V压敏电阻，对应 1000A的电压为10×80V＝800V，假设电压随电 流线性增加，10A时MOV端电压 [1000A:10=(800V-80V ) :( U-80) ] ，解得对应10A 的保护电压大约为88V，小于200V。如果希望保 护电压与击穿电压接近，应选择较小残压比的 MOV。 10 • 避雷
• 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<1MΩ－一般PCB上最大电 阻值。
8
电阻(7)-电阻的使用电阻
• 压敏电阻MOV 特性：类似稳压管双向击穿特性 击穿电压：通常对应1A电压值UB 残压比：1000A时电压与击穿电压之比 吸收能量：J 应用：并联在被保护元件端－器件，电感 ，输入电路（抗尖峰，雷击等） 单独应用：配合保险丝应用（浪涌吸收） 。
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 3
由两块导体极板，中间隔离有 不同的电介质（绝缘体）组成 。其符号如图（b)所示。
充电：当两个端子接到电源
时，电源正极将相连极板电子 吸走，留下正电荷；而负极向 另一极板同时送人相等电子。 在外电路形成电流。直到极板 电压等于极板两端电压。
12
定义：
Q CU
或
Q C U
电容量与结构和介质有关：
6
电阻(5)-电阻的使用
• 取样电阻 电压取样：至少1个采用10kΩ，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） 35μm
l R 0.5 mΩ d
7
电阻(6)-电阻的使用电阻
电阻 (2)－定额
• 定额 标称值-不能任意取 额定功率P＝I2R, 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270˚C 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，不能使用一个温度系数
• 电阻的温度系数 碳膜电阻 350～1350ppm*/C 金属膜电阻 25～100ppm/C 金属氧化膜电阻 100~300 ppm/C 线绕电阻 （镍铬）25~100 ppm/C 贴片电阻 100~200 ppm/C 水泥线绕电阻 20~300 ppm/C 铜导线电阻 4260 ppm/C 康铜 近似为零
电容器
• 开关电源使用各种电容器： • 按极性分极性电容和非极性电容；按材 料分铝、钽和铌电解电容，无机电容： 陶瓷电容和云母电容；有机薄膜电容等 ，按功能分有X，Y电容，Snabber电容， 穿心电容等，去耦电容，定时电容，滤 波电容和谐振电容等
11
一、电容器的基本原理
结构 ：电容器的基本结构是