反激式开关电源设计详解上
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冲击电流波形和规定的冲击电流次数而言，压敏电压的变化不超过± 10％时的最大脉冲电流值。
选取压敏电阻的方法
• 结合前面所述，来看一下本电路中压敏电 阻的型号所对应的相关参数。
EMI电路
• X电容，共模电感（也叫共模扼流圈 ），Y 电容
– 根据IEC 60384-14,安规电容器分为ຫໍສະໝຸດ Baidu电容及Y 电容:
• 1. X电容是指跨与L-N之间的电容器, • 2. Y电容是指跨与L-G/N-G之间的电容器.
安规电容之--X电容
• X电容多选用耐纹波电流比较大的聚脂薄膜类电容。这种 类型的电容,体积较大,但其允许瞬间充放电的电流也很大, 而其内阻相应较小。
• X电容容值选取是μF级，此时必须在X电容的两端并联一 个安全电阻,用于防止电源线拔掉时,由于该电容被充电荷 没泄放而致电源线插头长时间带电。 安全标准规定,当正 在工作之中的机器电源线被拔掉时,在两秒钟内,电源线插 头两端带电的电压(或对地电位)必须小于原来额定工作电 压的30%。
（下）
电子科技大学 杨忠孝
开关电源的拓扑结构分类
• 10W以内常用RCC(自激振荡)拓扑方式 • 10W-100W以内常用反激式拓扑（75W以
上电源有PF值要求） • 100W-300W 正激、双管反激、准谐振 • 300W-500W 准谐振、双管正激、半桥等 • 500W-2000W 双管正激、半桥、全桥 • 2000W以上 全桥
论值的1.5~3倍。 • 0.98 功率因数值（PF）
相关知识
关于功率因数
• 大部分用电设备，其工作电压直接取自交流电网。 所以电网中会有许多家用电器、工业电子设备等 非线性负载，这些用电器在使用过程中会使电网 产生谐波电压和电流。没有采取功率因数校正技 术的AC-DC整流电路，输入电流波形呈尖脉冲状。 交流网侧功率因数只有0.5~0.7，电流的总谐波畸 变（THD）很大，可超过100%。采用功率因数校 正技术后，功率因数值为0.999时，THD约为3%。 为了防止电网的谐波污染，或限制电子设备向电 网发射谐波电流，国际上已经制定了许多电磁兼 容标准，如IEEE519、IEC1000-3-2等。
相关知识
关于功率因数
• 功率因数的校正(PFC)主要有两种方法：无源功率 因数校正和有源功率因数校正。
– 无源功率因数校正利用线性电感器和电容器组成滤波 器来提高功率因数、降低谐波分量。这种方法简单、 经济，在小功率中可以取得好的效果。但是，在较大 功率的供电电源中，大量的能量必须被这种滤波器储 存和管理，因此需要大电感器和电容器，这样体积和 重量就比较大也不太经济，而且功率因数的提高和谐 波的抑制也不能达到理想的效果。
反激开关电源特点
• 在开关电源市场中,400W以下的电源大约占了市 场的70-80%,而其中反激式电源又占大部分,几乎 常见的消费类产品全是反激式电源。 优点：成本低,外围元件少，低耗能，适用于宽电 压范围输入,可多组输出. 缺点：输出纹波比较大。(输出加低内阻滤波电容 或加LC噪声滤波器可以改善)
• 今天以自行车充电器为例，详细讲解反激开关电 源的设计流程及元器件的选择方法。
隔离开关电源框架结构图
EMI 整流滤波 变压器 次级整流滤波
输出
开关器件
采样反馈
PWM 控制IC 隔离器件
高压区域
低压区域
电源电路原理图
初级侧部分
第一个安规元件—保险管
• 作用： 安全防护。在电源出现异常时，保护核心器件不 受到损坏。
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电路要求。
选取压敏电阻的方法
• 压敏电阻虽然能吸收很大的浪涌电能量，但不能承受毫安级以上的持 续电流，在用作过压保护时必须考虑到这一点。压敏电阻的选用，一 般选择标称压敏电压V1mA和通流容量两个参数。
a 1.2，Vrms 220V，b 0.85，c 0.9，
• 技术参数： 额定电压V、额定电流I、熔断时间I^2RT。
• 分类： 快断、慢断、常规
保险管的参数计算方法
F1
2
Vin
P0
m in
0.6
F1
2 Vin
P0 min
0.98
• 0.6为不带功率因数校正的功率因数估值 • Po输出功率 • η 效率（设计的评估值） • Vinmin 最小的输入电压 • 2为经验值，在实际应用中，保险管的取值范围是理
V1mA
aVrms bc
2，V1mA 488 .042V
a 为电路电压波动系数，一般取值1.2；
Vrms 为交流输入电压有效值； b 为压敏电阻误差，一般取值0.85；
C 为元件的老化系数，一般取值0.9；
√2 为交流状态下要考虑峰峰值；
V1mA 为压敏电阻电压实际取值近似值； 通流容量，即最大脉冲电流的峰值是环境温度为25℃情况下，对于规定的
NTC的选择依据
[B( 1 1 )]
Rt Rne T1 Tn
公式中： 1. Rt 是热敏电阻在T1温度下的阻值； 2. Rn是热敏电阻在常温Tn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 ）； 5. T1和Tn为绝对温度K（即开尔文温度），K度 =273.15(绝对温度)+摄氏度；
– 有源功率因数校正是使用所谓的有源电流控制功率因数 的校正方法，可以迫使输入电流跟随供电的正弦电压变 化。这种功率因数校正有体积小、重量轻、功率因数可 接近1等优点。
NTC电阻的作用
• NTC（负温度系数）电阻，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 温度升高而降低且呈现非线性变化。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，这样可以有效的抑制电路开 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，由于线路中的持续工作电流引起 NTC发热，使得电阻器的电阻值变得很小，对线 路的影响可以完全忽略。
压敏电阻的作用
• 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时，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。
• 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。
• 主要参数有：压敏电压、通流容量、结电容、响应时间等。 • 压敏电阻的响应时间为ns级，比空气放电管快，比TVS
选取压敏电阻的方法
• 结合前面所述，来看一下本电路中压敏电 阻的型号所对应的相关参数。
EMI电路
• X电容，共模电感（也叫共模扼流圈 ），Y 电容
– 根据IEC 60384-14,安规电容器分为ຫໍສະໝຸດ Baidu电容及Y 电容:
• 1. X电容是指跨与L-N之间的电容器, • 2. Y电容是指跨与L-G/N-G之间的电容器.
安规电容之--X电容
• X电容多选用耐纹波电流比较大的聚脂薄膜类电容。这种 类型的电容,体积较大,但其允许瞬间充放电的电流也很大, 而其内阻相应较小。
• X电容容值选取是μF级，此时必须在X电容的两端并联一 个安全电阻,用于防止电源线拔掉时,由于该电容被充电荷 没泄放而致电源线插头长时间带电。 安全标准规定,当正 在工作之中的机器电源线被拔掉时,在两秒钟内,电源线插 头两端带电的电压(或对地电位)必须小于原来额定工作电 压的30%。
（下）
电子科技大学 杨忠孝
开关电源的拓扑结构分类
• 10W以内常用RCC(自激振荡)拓扑方式 • 10W-100W以内常用反激式拓扑（75W以
上电源有PF值要求） • 100W-300W 正激、双管反激、准谐振 • 300W-500W 准谐振、双管正激、半桥等 • 500W-2000W 双管正激、半桥、全桥 • 2000W以上 全桥
论值的1.5~3倍。 • 0.98 功率因数值（PF）
相关知识
关于功率因数
• 大部分用电设备，其工作电压直接取自交流电网。 所以电网中会有许多家用电器、工业电子设备等 非线性负载，这些用电器在使用过程中会使电网 产生谐波电压和电流。没有采取功率因数校正技 术的AC-DC整流电路，输入电流波形呈尖脉冲状。 交流网侧功率因数只有0.5~0.7，电流的总谐波畸 变（THD）很大，可超过100%。采用功率因数校 正技术后，功率因数值为0.999时，THD约为3%。 为了防止电网的谐波污染，或限制电子设备向电 网发射谐波电流，国际上已经制定了许多电磁兼 容标准，如IEEE519、IEC1000-3-2等。
相关知识
关于功率因数
• 功率因数的校正(PFC)主要有两种方法：无源功率 因数校正和有源功率因数校正。
– 无源功率因数校正利用线性电感器和电容器组成滤波 器来提高功率因数、降低谐波分量。这种方法简单、 经济，在小功率中可以取得好的效果。但是，在较大 功率的供电电源中，大量的能量必须被这种滤波器储 存和管理，因此需要大电感器和电容器，这样体积和 重量就比较大也不太经济，而且功率因数的提高和谐 波的抑制也不能达到理想的效果。
反激开关电源特点
• 在开关电源市场中,400W以下的电源大约占了市 场的70-80%,而其中反激式电源又占大部分,几乎 常见的消费类产品全是反激式电源。 优点：成本低,外围元件少，低耗能，适用于宽电 压范围输入,可多组输出. 缺点：输出纹波比较大。(输出加低内阻滤波电容 或加LC噪声滤波器可以改善)
• 今天以自行车充电器为例，详细讲解反激开关电 源的设计流程及元器件的选择方法。
隔离开关电源框架结构图
EMI 整流滤波 变压器 次级整流滤波
输出
开关器件
采样反馈
PWM 控制IC 隔离器件
高压区域
低压区域
电源电路原理图
初级侧部分
第一个安规元件—保险管
• 作用： 安全防护。在电源出现异常时，保护核心器件不 受到损坏。
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电路要求。
选取压敏电阻的方法
• 压敏电阻虽然能吸收很大的浪涌电能量，但不能承受毫安级以上的持 续电流，在用作过压保护时必须考虑到这一点。压敏电阻的选用，一 般选择标称压敏电压V1mA和通流容量两个参数。
a 1.2，Vrms 220V，b 0.85，c 0.9，
• 技术参数： 额定电压V、额定电流I、熔断时间I^2RT。
• 分类： 快断、慢断、常规
保险管的参数计算方法
F1
2
Vin
P0
m in
0.6
F1
2 Vin
P0 min
0.98
• 0.6为不带功率因数校正的功率因数估值 • Po输出功率 • η 效率（设计的评估值） • Vinmin 最小的输入电压 • 2为经验值，在实际应用中，保险管的取值范围是理
V1mA
aVrms bc
2，V1mA 488 .042V
a 为电路电压波动系数，一般取值1.2；
Vrms 为交流输入电压有效值； b 为压敏电阻误差，一般取值0.85；
C 为元件的老化系数，一般取值0.9；
√2 为交流状态下要考虑峰峰值；
V1mA 为压敏电阻电压实际取值近似值； 通流容量，即最大脉冲电流的峰值是环境温度为25℃情况下，对于规定的
NTC的选择依据
[B( 1 1 )]
Rt Rne T1 Tn
公式中： 1. Rt 是热敏电阻在T1温度下的阻值； 2. Rn是热敏电阻在常温Tn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 ）； 5. T1和Tn为绝对温度K（即开尔文温度），K度 =273.15(绝对温度)+摄氏度；
– 有源功率因数校正是使用所谓的有源电流控制功率因数 的校正方法，可以迫使输入电流跟随供电的正弦电压变 化。这种功率因数校正有体积小、重量轻、功率因数可 接近1等优点。
NTC电阻的作用
• NTC（负温度系数）电阻，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 温度升高而降低且呈现非线性变化。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，这样可以有效的抑制电路开 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，由于线路中的持续工作电流引起 NTC发热，使得电阻器的电阻值变得很小，对线 路的影响可以完全忽略。
压敏电阻的作用
• 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时，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。
• 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。
• 主要参数有：压敏电压、通流容量、结电容、响应时间等。 • 压敏电阻的响应时间为ns级，比空气放电管快，比TVS