开关电源各个元器件设计
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。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。
1、a 为电路电压波动系数，一般取值1.2.
2、Vrms 为交流输入电压有效值。
3、b 为压敏电阻误差，一般取值0.85.
4、C 为元件的老化系数，一般取值0.9.
5、√2 为交流状态下要考虑峰峰值。
6、V1mA 为压敏电阻电压实际取值近似值
7、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。
开关电源元器件选型—EMI电路
EMI电路
根据IEC {{60384:0}}-14,安规电容器分为X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
1、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。
2、X电容容值选取是uF级，此时必须在X电容的两端并联一个安全电阻,用于防止电源线拔插时,由于该电容的充放电过程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%。
3、作为安全电容之一的X电容,也要求必须取得安全检测机构的认证。X电容一般都标有安全认证标志和耐压AC250V或AC275V字样,但其真正的直流耐压高达2000V以上,使用的时候不要随意使用标称耐压AC250V或者DC400V之类的的普通电容来代用。
4、X电容主要用来抑制差模干扰
5、安全等级峰值脉冲电压等级（IEC664）
6、X1 >2.5kV ≤4.0kV Ⅲ
7、X2 ≤2.5kV Ⅱ
8、X3 ≤1.2kV ——
9、X电容没有具体的计算公式，前期选择都是依据经验值，后期在实际测试中，根据测试结果做适当的调整。
10、经验：若电路采用两级EMI，则前级选择0.47uF,后级采用0.1uF电容。若为单级EMI，则选择0.47uF电容。（电容的容量大小跟电源功率没有直接关系）
安规电容之--Y电容
1、交流电源输入分为3个端子：火线（L）/零线（N）/地线（G）。在火线和地线之间以及在零线和地线之间并接的电容, 这两个Y电容连接的位置比较关键,必须需要符合相关安全标准, 以防引起电子设备漏电或机壳带电,容易危及人身安全及生命。它们都属于安全电容,从而要求电容值不能偏大,而耐压必须较高。
2、Y电容主要用于抑制共模干扰
3、Y电容的存在使得开关电源有一项漏电流的电性指标。
工作在亚热带的机器,要求对地漏电电流不能超过0.7mA;工作在温带机器,要求对地漏电电流不能超过0.35mA。因此,Y电容的总容量一般都不能超过4700PF （472）。
Y电容的作用及取值经验
Y电容底下又分为Y1, Y2, Y3，Y4, 主要差別在于:
1. Y1耐高压大于8 kV,属于双重绝缘或加强绝缘|额定电压范围≥ 250V
2. Y2耐高压大于5 kV,属于基本绝缘或附加绝缘|额定电压范围≥150V ≤250V
3. Y3耐高压≥2.5KV ≤5KV 属于基本绝缘或附加绝缘|额定电压范围≥150V ≤250V
4. Y4耐高压大于2.5 kV属于基本绝缘或附加绝缘|额定电压范围<150V
GJB151中规定Y电容的容量应不大于0.1uF。Y电容除符合相应的电网电压耐压外，还要求这种电容器在电气和机械性能方面有足够的安全余量，避免在极端恶劣环境条件下出现击穿短路现象，Y电容的耐压性能对保护人身安全具有重要意义。
共模电感
EMI电路
共模电感的作用
共模电感上，A和B就是共模电感线圈。这两个线圈绕在同一铁芯上，匝数和相位都相同(绕制方向向反)。这样，当电路中的正常电流流经共模电感时，电流在同相位绕制的电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消，此时正常信号电流主要受线圈电阻的影响(和少量因漏感造成的阻尼)；当有共模电流流经线圈时，由于共
模电流的同向性，会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗，使线圈表现为高阻抗，产生较强的阻尼效果，以此衰减共模电流，抑制高速信号线产生的电磁波向外辐射发射，达到滤波的目的。
共模电感的设计
第一步：确定客户的规格要求，EMI允许级别
第二步：电感值的确定
第三步：core（磁芯）材质及规格确定
第四步：绕组匝数及线径的确定
第五步：打样
第六步：测试
共模电感的电感量计算
EMI等級: Fcc Class B
已知条件：C2=C7=3300pF
EMI测试频率：传导150KHz~30MHz。
EMC测试频率: 30MHz~3GHz。
实际的滤波器无法达到理想滤波器那样陡峭的阻抗曲线，通常可将截止频率设定在50KHz左右。在此，假设Fo=50KHz。则以上，得出的是理论要求的电感值，若想获得更低的截止频率，则可进一步加大电感量，截止频率一般不低于10KHz。理论上电感量越高对EMI抑制效果越好，但过高的电感将使截止频率将的更低，而实际的滤波器只能做到一定的带宽，也就使高频杂讯的抑制效果变差（一般开关电源的杂讯成分约为5~10MHz之间）。另外，感量越高，则绕线匝数越多，就要求磁芯的ui值越高，如此将造成低频阻抗增加。此外，匝数的增加使分布电容也随之增大，使高频电流全部经过匝间电容流通，造成电感发热。过高的ui值使磁芯极易饱和，同时在生产上，制作比较困难，成本较高。
共模磁芯的选择
从前述设计要求中可知，共模电感器要不易饱和，如此就需要选择低B-H（磁芯损耗与饱和磁通密度）温度特性的材料，因需要较高的电感量，磁芯的μi值也就要高，同时还必须有较低的磁芯损耗和较高的BS（饱和磁通密度）值，符合上述要求之磁芯材质，目前以铁氧体材质最为合适，磁芯大小在设计时并没有一定的规定，原则上只要符合所需要的电感量，且在允许的低频损耗范围内，所设计的产品体积最小化。
因此，磁芯材质及大小选取应以成本、允许损耗、安装空间等做参考。共模电感常用磁芯的μi约在2000~{{10000:0}}之间。
共模电感圈数的计算
在本电路中，我们选用的磁芯型号为
TDK UU9.8
磁芯材质PC40
μi值2300
AL值500nH/N^2
共模电感线径的计算
J为无强制散热情况下每平方毫米所通过的电流值，若有强制散热可选择6A。Iin_avg输入电流平均值
2为常数
开关电源元器件选型—整流桥
整流桥（桥堆）的计算
整流桥的耐压选择
整流桥的耐电流选择
5为输入电流有效值的倍数，经验值。
所选整流桥的正向管压降
所选整流桥的功率损耗计算
BUCK电容容值的计算
开关电源元器件选型—RCD钳位电路
高压启动与RCD箝位电路
红线圈起的电阻为I C的高压启动电阻，电阻阻值的选择由IC特性决定。
蓝线圈起的部分为RCD箝位电路(也称为关断缓冲电路)。此部分电路主要用于限制MOS关断时高频变压器漏感的能量引起的尖峰电压和次级线圈反射电压的叠加，叠加的电压产生在MOS管由饱和转向关断的过程中，漏感中的能量通过D向C充电，C上的电压可能冲到反电动势与漏感电压的叠加值，即：Vrest+ ΔVpp。
C的作用则是将该部分的能量吸收掉，其容量由下式决定：
C=（Le×Isc^2）/[（Vrest+ ΔVpp ）^2- Vrest^2]
这里的，Le：漏感，单端反激一般为40~100uH，低于40uH可不考虑，一般取50uH计算；
Vrest：反电动势；2*n*Vout
ΔVpp：漏感电动势的峰值；8%*Vrest
Isc：短路保护时变压器初级线圈流过的最大电流。Ipk^2
RCD电路电阻、二极管的计算
电阻R：
在变压器下半周期由截至变为导通时，C上的能量经R来释放，直到C上的电压将到下次MOS管关断之前的反电动势Vrest，在放电的过程中，漏感电动势ΔVpp是不变的，通过放电常数R、C和变压器关断时间的关系，可以求得R的值，可以按周期T的63%计算：
R×C=0.63T×（Vrest+ ΔVpp ）/ ΔVpp
注释：T=1/f f：为变压器的工作频率。
R=0.63 （Vrest+ ΔVpp ）/ （ΔVpp ×f ×C）
其功耗为：P= Le×Isc2×f/2
由于D和C上都有能量消耗，而且放电时间可能要短，所以该电阻的实际功耗可按计算值的一半考虑。
P（实际）=P（计算值）/2
关于D的取值
耐压值要超过叠加值的10%。
电流要大于输入电流平均值的10%
同行工程师经验总结：
1、D要选慢速的，对EMI好；
2.电容选的越大，电压尖峰越小，也就是RCD吸收的漏感能量越大；
3.R应该取值较小才好，R越小，电容放电越快，下个周期时就能吸收更多的能量。
4.C选大，R选小，吸收能力较强，且震荡的周期变长，也就是频率降低，EMI 较好，
但损耗也会较大，故要折中选取。
开关电源元器件选型—Mos管/漏感介绍
什么是漏感？
同一个磁体上两个有互感的线圈N1、N2，N1线圈上流过的电流I1产生的磁通￠11分为两部分，一部分是匝链N1、N2两个线圈的互感磁通，另一部分只与N1（激励线圈）线圈匝链，不与N2线圈匝链的漏磁通￠1S。对应漏磁通产生的感量，称之为漏感。
漏感，是一种实际存在的物理参数，而不是一种叫做电感的物体。
影响漏感大小的因素：
漏感的产生跟线圈间耦合的紧密程度、线圈的绕制工艺、磁路的几何形状、磁介质的性能等有关。
漏感的作用：
漏感会限制开关管开通时的电流上升速度，有降低开通损耗的效果。但没有降低导通损耗的效果。关断的时候，漏感反而是不利影响。电流由于漏感的存在，下降会变慢，关断损耗会变大。开通瞬间，由于漏感存在，电流的上升速度降低，漏感呈现的是阻抗形式。电流是从零开始上升的，瞬间电流为零，就形成很大阻抗。
注：漏感不参与能量的传递，是变压器的寄生参数，应当越小越好。
MOS管（开关管）的选择
▪MOS管的耐压选择：
▪Vdss=2*Vdcmax DS极间耐压要是两倍的直流输入最大电压▪MOS管的耐电流选择：
▪Idrms=Iout*[1.2(Po/Vdcmin)/1-Dmax]
▪Idrms:MOS所通过的电流有效值
▪Iout:输出电流
▪Po:输出功率
▪Vdcmin:最小输入直流电压值
▪Dmax：最大占空比
▪MOS的导通损耗计算
▪Psw=Idrms^2*Rds
▪有效电流值的平方乘上MOS内阻
开关电源元器件选型—反激变压器
变压器的简单设计
首先确定已知参数：
1）开关频率：Fsw；
2）变压器的效率：η；
▪3）最大占空比：Dmax；
▪4）输入电压范围：Vinmin,Vinmax
▪5）输出电压Vout
▪6）输出电流Iout
▪7）K=0.4(DCM=1,CCM=0.3~0.5)；
▪8）输出二极管管压降Vf
▪9）辅助绕组电压Vb
▪10）辅助绕组二极管管压降Vfb
设计步骤一
▪输入功率Pin=(Vout*Iout) η
▪输入电流平均值Iin_avg=Pin/(√2*Vinmin*Dmax)▪初级电感量Lp=(√2*Vinmin*Dmax)^2/2*Pin*Fsw*K ▪纹波电流⊿I= √2*Vinmin*Dmax/Lp*Fsw
设计步骤二
▪再确认参数
▪根据设计功率和结构空间选择磁芯
▪选好磁芯确定磁芯材质选出ui值
▪确定材质找出相对温度的Bs(饱和磁通密度)一般选择60°相对的Bs.
▪找出Ae（磁芯实际截面面积）、Acw（磁芯总卷线截面面积）、Ve（磁芯实效体积）值
设计步骤三
▪计算输入电流峰值Ipk=(Iin_avg*⊿I/2)*1.2
▪计算AP值AP=Ae*Acw
▪计算初级圈数确认选择
NP1= (√2*Vinmin*Dmax)/ui*Fsw*Ae
NP2=LP*Ipk/Bs*Ae
NP= | NP1 if NP1>NP2
| NP2 otherwise
▪匝比的计算n=[Dmax/(1-Dmax)]/Vout+Vf
▪次级线圈的计算NS=NP/n
▪辅助绕组线圈的计算Nfb=(Vf+Vfb/Vout+Vf)*NS
▪反推验证Dmax
▪Dmax=[n*(Vout+Vf)]/[√2*Vinmin+n*(Vout+Vf)]
▪气隙的计算Lg=4*3.14*10^-7*NP^2*Ae/Lp
关于反激变压器的气隙
▪为什么要开气隙？
反激变换器中，变压器起着电感和变压器的双重作用，因而变压器磁芯处于直流偏磁状态，为防磁饱和因此要加入气隙。
防止磁芯饱和不仅只有开气隙一种方法，另外一种是增加磁心的体积；不过通常设计时空间已经限制了磁芯的大小，所以实际设计中开气隙的方法应用的比较多；
这两种方法都可以使磁心的磁滞回线变得“扁平”，这样对于相同的直流偏压，就降低了工作磁通的密度。
变压器的线径选择
变压器的线径计算是有规定的，特别是反激式电源变压器更应该注意？
▪自然冷却时j=1.5~4A/mm2，强迫冷风时3~5A/mm2。
▪在不同的频率下选取d也是不同的，在200KHz以下时，一般为4~5A/mm2，在200KHz以上时，一般为2~3A/mm2。
变压器的绕制方法
▪为了减少漏感，目前最好的、工艺最简单的绕制方法是初次级交错绕法也就是大家常说的三明治绕法。
开关电源元器件选型—输出整流管
电动自行车电源电路原理图
次级侧电路原理图
次级整流二极管的选型
为了降低输出整流损耗，次级整流二极管一般选用肖特基二极管，肖特基二极管有较低的正向导通压降Vf，能通过较大的电流。
输出整流二极管的耐压值
▪Vout为输出电压
▪Np为变压器原变圈数
▪Ns为变压器副边圈数
▪Vdcmax为输入最大直流（最大交流的峰值）
▪120%为给二极管留的尖峰余量
二极管的峰值电流值
▪Ipp为原边的峰值电流（计算变压器时计算）
次级整流二极管的有效值电流值（此处为工作在DCM模式）
▪Dmax为最大占空比
次级整流管的热设计
▪二极管的热损耗包括正向导通损耗、反向漏电流损耗及恢复损耗。因为选用的是肖特基二极管，反向恢复时间短和漏电流比较小，可忽略不记。
▪二极管的PN结对环境的热阻可以通过DATASHEET查得Rthjc=1.2°C/W
▪Tj=Rthjc*Vf*Id_rms+Ta
Ta为工作的环境温度
Tj为二极管工作温度理论值
Vf表示二极管的正向导通压降
Id_rms表示通过二极管的有效值电流
开关电源元器件选型—RC吸收回路
吸收回路选型
吸收的本质，什么是吸收？
▪在拓扑电路的原型上是没有吸收回路的，实际电路中都有吸收，由此可以看出吸收是工程上的需要，不是拓扑需要。
▪吸收一般都是和电感有关，这个电感不是指拓扑中的感性元件，而是指诸如变压器漏感、布线杂散电感。
▪吸收是针对电压尖峰而言，电压尖峰从何而来？电压尖峰的本质是什么？
▪电压尖峰的本质是一个对结电容的dv/dt充放电过程，而dv/dt是由电感电流的瞬变（di/dt）引起的，所以，降低di/dt或者dv/dt的任何措施都可以降低电压尖峰，这就是吸收。
吸收的作用？
▪1、降低尖峰电压
▪2、缓冲尖峰电流
▪3、降低di/dt和dv/dt，即改善EMI品质
▪4、减低开关损耗，即实现某种程度的软开关。
▪5、提高效率。提高效率是相对而言的，若取值不合理不但不能提高效率，弄不好还可能降低效率。
RC吸收的特点
▪1、双向吸收。一个典型的被吸收电压波形中包括上升沿、上升沿过冲、下降沿这三部分，RC吸收回路在这三各过程中都会产生吸收功率。通常情况下我们只希望对上升沿过冲实施吸收。因此这意味着RC吸收效率不高。
▪2、不能完全吸收。这并不是说RC吸收不能完全吸收掉上升沿过冲，只是说这样做付出的代价太大。因此RC吸收最好给定一个合适的吸收指标，不要指望它能够把尖峰完全吸收掉。
▪3、RC吸收是能量的单向转移，就地将吸收的能量转变为热能。尽管如此，这并不能说损耗增加了，在很多情况下，吸收电阻的发热增加了，与电路中另外某个器件的发热减少是相对应的，总效率不一定下降。设计得当的RC吸收，在降低电压尖峰的同时也有可能提高效率。
吸收的误区
▪1、Buck续流二极管反压尖峰超标，就拼命的在二极管两端加RC吸收。
这个方法却是错误的。为什么？因为这个反压尖峰并不是二极管引起的，尽管表现是在这里。这时只要加强MOS管的吸收或者采取其他适当的措施，这个尖峰就会消失或者削弱。
▪2、副边二极管反压尖峰超标，就在这个二极管上拼命吸收。
这种方法也是错误的，原因很清楚，副边二极管反压尖峰超标都是漏感惹的祸，正确的方法是处理漏感能量。
▪3、反激MOS反压超标，就在MOS上拼命吸收。
这种方法也是错误的。如果是漏感尖峰，或许吸收能够解决问题。如果是反射电压引起的，吸收不但不能能够解决问题的，效率还会低得一塌糊涂，因为你改变了拓扑。
吸收的计算
书上网络上都有关于吸收回路的计算方法的介绍,但由于寄生参数的影响,这些公式几乎没有实际意义,实际上大部分的RC参数是靠实验来调整的,但RC的组合理论上有无穷多,怎么来初选这个值是很关键的,下面来介绍一些实用的理论和方法。
▪1、先不加RC,用容抗比较低的电压探头测出原始的震荡频率.此震荡是有LC 形成的,L主要是变压器次级漏感和布线的电感和输出电容, C主要是二极管结电容和变压器次级的杂散电容。
▪2、测出原始震荡频率后, 可以试着在二极管上面加电容,直到震荡频率变为原来的1/2.则原来震荡的C值为所加电容的1/3,知道了C就可以算R 值了, R=2∏fL=1/(2∏fC)。把R加到所加C上,震荡就可以大大衰减。这时再适当调整C值的大小,直到震荡基本被抑制。
吸收电路测试经验总结：
一、吸收电容C的影响
▪1、并非吸收越多损耗越大，适当的吸收有一个效率最高点。
▪2、吸收电容C的大小与吸收功率（R的损耗）呈正比关系。即：吸收功率基本上由吸收电容决定。
二、吸收电阻R的影响
▪1、吸收电阻的阻值对吸收效果干系重大，影响明显。
▪2、吸收电阻的阻值对吸收功率影响不大，即：吸收功率主要由吸收电容决定。
▪3、当吸收电容确定后，一个适中的吸收电阻才能达到最好的吸收效果。
▪4、当吸收电容确定后，最好的吸收效果发生在发生最大吸收功率处。换言之，哪个电阻发热最厉害就最合适。
▪5、当吸收电容确定后，吸收程度对效率的影响可以忽略。
软件仿真不同阻值时的波形曲线图
开关电源元器件选型—输出电容
1．反激式开关电源输出整流滤波电路工作状态分析
反激式开关电源输出整流滤波电路原理上是最简单的。但是，由于反激式开关电源的能量传递必须通过变压器转换实现，变压器的初次级两侧的开关（MOSFET 或整流二极管）均工作在电流断续状态。在相同输出功率条件下，反激式开关电源的开关流过的电流峰值和有效值大于正激式、桥式、推挽式开关电源。为了获得更低的输出电压尖峰，通常的反激式开关电源工作在电感电流（变压器储能）断续状态，这就进一步增加了开关元件的电流额定。
开关电源的电路拓扑对输出整流滤波电容器影响也是非常大的，由于反激式开关电源的输出电流断续性，其交流分量需要由输出整流滤波电容器吸收，当电感电流断续时输出整流滤波电容器的需要吸收的纹波电流相对最大。
对应的输出整流二极管的电流波形如图1，输出滤波电容器的电流波形如图2。
图1 反激式开关电源的输出整流二极管的电流波形
图2 输出滤波电容器的电流波形
由图1可以得到流过输出整流二极管电流峰值与平均值、有效值的关系为如下。
流过输出整流器的峰值电流与平均值电流的关系：
根据电荷相等，可以得到：
（1）
可以得到整流二极管电流的峰值：
（2）
流过输出整流器的有效值电流与峰值电流的关系：
（3）
流过整流器的有效值电流与平均值电流的关系：
（4）
式中：I recM、I recrms、I O、D max分别为流过输出整流器的峰值电流、有效值电流、平均值电流和输出整流二极管的最大导通占空比。
流过输出滤波电容器的电流有效值略小于流过输出整流器的有效值电流。
式（2）、（3）、（4）表明，随着输出整流器导通占空比的减小，相同输出电流平均值对应的峰值电流、有效值电流随占空比的减小而增加。
在大多数情况下，反激式开关电源工作在变压器电流临界或断续状态。在变压器电流临界状态下，初级侧开关管导通占空比与输出整流器导通占空比相加为1。
在大多数情况下，反激式开关电源的输出整流器的最大导通占空比约为0.5。这样，流过输出整流器的电流峰值与输出平均值电流之间的关系为：
（4）
有效值电流与输出电流平均值的关系为：
（5）
2．设计实例与分析
某反激式开关电源的技术参数为：电路图拓扑：反激式；输入电压：85Vac~264Vac工作频率：65kHz ；输出：12V/5A；纹波电压：50mV；CLC 滤波。
（1）第一级滤波电容器的选择
对于输出电流5A对应的峰值电流为20A、有效值电流为14.14A，其中大部分流入滤波电容器。按最高温度的纹波电流2倍选用电容器，滤波电容器的纹波电流之和至少要7A。
25V/1000μF低ESR铝电解电容器的额定纹波电流约为1A，需要7只并联。如果非要5只并联甚至4只并联，也是可以运行的，但是不具有长期可靠性。25℃温度下，25V/1000μF低ESR铝电解电容器的ESR约为0.09Ω。7只并联
对应的ESR为129mΩ、5只并联为180mΩ、4只并联为225mΩ。由电流变化在ESR上产生的峰值电压分别为2.59V、3.60V、4.50V。除此之外，滤波电容器的ESL还会在整流二极管开通时由于电流的跃变而产生感生电势，这个感生电势同样会加到滤波电容器上，因此，滤波电容器上的峰值电压将不只是上述的2.59V、3.60V、4.50V。其电压波形如图3。
图3 第一级滤波电容器的电压波形
通信电子中的开关电源设计
通信电子中的开关电源设计 开关电源是当今通信电子行业中使用最为广泛的电源类型之一，其在通信设备、无线传输、光纤通信以及计算机硬件等领域中都 有着广泛的应用。与传统线性电源相比，开关电源更加高效率、 省空间、质量稳定，可以满足现代通信电子设备日益增长的功率 需求。本文将从开关电源的基本原理、设计流程以及应用场景三 个方面介绍开关电源在通信电子中的应用与设计原则。 一、开关电源设计的基本原理 开关电源是一种基于开关器件工作原理的电源类型，其工作原 理是通过快速开关器件控制电压的变化，使得直流电源变成高频 交变电源，然后由变压器进行等效电压转换最终输出稳定的直流 电源。开关电源既可以采用负载照顾型的电源控制电路，又可以 采用独立型的PWM控制电路，其核心部件通常包括开关管、电容、电感以及滤波电路等。在电源设计中，我们通常需要控制输 出电压、输出电流、输出功率以及输出电流的纹波范围，以达到 电源的稳定性和高效率的需求。对于开关电源电路的设计，我们 则需要从基本电路参数、选择元器件、元器件及电路的散热等方 面进行综合考虑。
二、开关电源设计的流程与步骤 开关电源的设计流程对于电源工程师来说是非常重要的，正确 的设计流程可以保证电源的安全稳定、高效率以及不出现故障。 在电源设计的流程中，我们通常需要进行以下几个步骤： 1. 确定电源规格：首先需要确定开关电源所需要的电压、电流、功率、频率、稳定性等参数，这样有利于选择元器件及设计电路。 2. 选择元器件：电源的性能和稳定性与所选取的元器件有着密 不可分的关系，正确的元器件选择不仅可以保证电源的质量稳定，还可以显著降低生产的成本。 3. 设计电路：在根据需求进行规格确定和元器件选择后，我们 通常会采取仿真或工作样机的方式进行电路的设计，这样可以先 测试电路的稳定性和效率，再对设计进行优化。 4. 样机测试：在小批量生产前，我们通常会采取样机测试的方 式进行验证开关电源的实际功率、效率和稳定性，还需要做故障 分析及修正。
开关电源设计
一个比较好的解决方案是：以轻巧的高频变压器取代笨重的工频变压器，采用脉冲调制技术的直流--直流变换器型稳压电源，即我们马上就要讲到的开关电源。 开关电源具有管耗小、效率高、稳压范围宽及体积小、重量轻等优点，目前已在各种电子仪器和设备、航空和宇宙飞行器、发射机、电子计算机、通讯设备和电视机、录放像机等中得到了广泛应用。 开关电源按变换方式可分为以下四大类： 1、AC/DC 开关电源 2、DC/DC 开关电源 3、DC/AC 逆变器 4、AC/AC 变频器 目前只将前面两类称为开关电源，将后面两类分别称为逆变器和变频器。 开关电源按应用方式可分为以下三大类： 1、外置电源 与设备分开放置的电源模块或电源系统，如： ---通信用一次电源模块和系统 ---电力操作电源模块和系统 ---手机电池充电器 ---笔记本电脑的Adapter ---各类手提设备、便携设备的电池充电器等等 2、内置电源 放在设备内部的电源模块或电源系统，如： ---计算机内部的SilverBox和VRM ---家电(如：普通电视机、等离子电视机、液晶电视机)内部的供电电源 ---工业控制设备内部的电源 ---仪器中使用的电源 ---通信设备内部的电源模块和系统 ---复印机、传真机、打印机等的内部电源等等 3、板上电源 放在设备内单板上的电源模块，如： ---标准砖类电源(全砖、半砖、1/4砖、1/8砖) ---非隔离POL(Point of Load 负载点)变换器 ---VRM(V oltage regulator module电压调节模块)和VRD(V oltage regulator down) ---小功率SMD电源 ---SIP和DIP电源等等 开发一个开关电源产品所需要的基本技能： 1、认识组成开关电源的所有元器件 2、掌握各种元器件的电气性能和电路符号 3、会自己制作各种磁芯元件 4、会正确装配电源中的各个部分
开关电源原理图各元件功能详解
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）。 LF1（Common Choke）: EMI防制零件，主要影响Conduction的中、低频段，设计时必须同时考虑EMI 特性及温升，以同样尺寸的Common Choke而言，线圈数愈多（相对的线径愈细），EMI防制效果愈好，但温升可能较高。 BD1（整流二极管）：
开关电源原理图各元件功能详解
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(热敏电阻): 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5Ω-10Ω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)，此电路蛭蠪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)。 CX1(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-Cap愈大，EMI防制效果愈好(但价格愈高)，若X-Cap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1.2MΩ1/4W)。LF1(Common Choke): EMI防制零件，主要影响Conduction 的中、低频段，设计时必须同时考虑EMI特性及温升，以同样尺寸的Common Choke而言，线圈数愈多(相对的线径愈细)，EMI防制效果愈好，但温升可能较高。 BD1(整流二极管):
开关电源设计方案细节详解
开关电源设计细节详解 1、电源设计项目前期各个参数注意细节
借鉴下NXP的这个TEA1832图纸做个说明。分析里面的电路参数设计与优化并做到认证至量产。在所有的元器件中尽量选择公司仓库里面的元件，和量大的元件，方便后续降成本拿价格。 贴片电阻采用0603的5％，0805的5％，1％，贴片电容容值越大 价格越高，设计时需考虑。
1、输入端，FUSE选择需要考虑到I＾2T参数。保险丝的分类，快断，慢断，电流，电压值，保险丝的认证是否齐全。保险丝前的安规距离2．5mm以上。设计时尽量放到3mm以上。需考虑打雷击时，保险丝I2T是否有余量，会不会打挂掉。 2、这个图中可以增加个压敏电阻，一般采用14D471，也有采用561的，直径越大抗浪涌电流越大，也有增强版的10S471，14S471等，一般14D471打1KV，2KV雷击够用了，增加雷击电压就要换成MOV＋GDT了。有必要时，压敏电阻外面包个热缩套管。 3、NTC，这个图中可以增加个NTC，有的客户有限制冷启动浪涌电流不超过60A，30A，NTC的另一个目的还可以在雷击时扛部分电压，减下MOSFET的压力。选型时注意NTC的电压，电流，温度等参数。 4、共模电感，传导与辐射很重要的一个滤波元件，共模电感有环形的高导材料5K，7K，0K，12K，15K，常用绕法有分槽绕，并绕，蝶形绕法等，还有UU型，分4个槽的ET型。这个如果能共用老机种的最好，成本考虑，传导辐射测试完成后才能定型。 5、X电容的选择，这个需要与共模电感配合测试传导与辐射才能定容值，一般情况为功率越大X电容越大。
6、如果做认证时有输入L，N的放电时间要求，需要在X电容下放2并2串的电阻给电容放电。 7、桥堆的选择一般需要考虑桥堆能过得浪涌电流，耐压和散热，防止雷击时挂掉。 8、VCC的启动电阻，注意启动电阻的功耗，主要是耐压值，1206的一般耐压200V，0805一般耐压150V，能多留余量比较好。 9、输入滤波电解电容，一般看成本的考虑，输出保持时间的10mS，按照电解电容容值的最小情况80％容值设计，不同厂家和不同的设计经验有点出入，有一点要注意普通的电解电容和扛雷击的电解电容，电解电容的纹波电流关系到电容寿命，这个看品牌和具体的系列了。 10、输入电解电容上有并联一个小瓷片电容，这个平时体现不出来用处，在做传导抗扰度时有效果。 11、RCD吸收部分，R的取值对应MOSFET上的尖峰电压值，如果采用贴片电阻需注意电压降额与功耗。C一般取102／103 1KV的高压瓷片，整改辐射时也有可能会改为薄膜电容效果好。D一般用FR107，
开关电源常用元器件
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。开关电源的稳定性和效率很大程度上取决于这些元器件的质量和设计。因此，在开关电源的设计和选择中，我们需要根据实际需求选择合适的元器件，并合理配置，以实现稳定可靠的电源供应。
开关电源电子元器件组成图解
开关电源电子元器件组成图解 常见的计算机用电源的功能是将输入的交流市电(AC110V/220V)，经过隔离型交换式降压电路转换出各硬件所需的各种低压直流电：3.3V、5V、12V、-12V及提供计算机关闭时待命用的5V Standby(5VSB)。所以电源内部同时具备了耐高压、大功率的组件以及处理低电压及控制信号的小功率组件。 电源转换流程为交流输入→EMI滤波电路→整流电路→功率因子修正电路(主动或是被动PFC)→功率级一次侧(高压侧)开关电路转换成脉流→主要变压器→功率级二次侧(低压侧)整流电路→电压调整电路(例如磁性放大电路或是DC-DC转换电路)→滤波(平滑输出涟波，由电感及电容组成)电路→电源管理电路监控输出。 以下从交流输入端EMI滤波电路常见的组件开始介绍。 交流电输入插座 此为交流电从外部输入电源的第一道关卡，为了阻隔来自电力在线干扰，以及避免电源运作所产生的交换噪声经电力线往外散布干扰其它用电装置，都会于交流输入端安装一至二阶的EMI(电磁干扰)Filter(滤波器)，其功能就是一个低通滤波器，将交流电中所含高频的噪声旁路或是导向接地线，只让60Hz左右的波型通过。
上面照片中，中央为一体式EMI滤波器电源插座，滤波电路整个包于铁壳中，能更有效避免噪声外泄；右方的则是以小片电路板制作EMI滤波电路，通常使用于无足够深度安装一体式EMI滤波器的电源供应器，少了铁皮外壳多少会有噪声泄漏情形；而左边的插座上只加上Cx与Cy电容(稍后会介绍)，使用这类设计的电源，其EMI滤波电路通常需要做在主电路板上，若是主电路板上的EMI电路区空空如也，就代表该区组件被省略掉了。 目前使用12公分风扇的电源供应器内部空间都不太能塞下一体式EMI滤波器，所以大多采用照片左右两边的做法。 X电容(Cx，又称为跨接线路滤波电容) 这是EMI滤波电路组成中，用来跨接火线(L)与中性线(N)间的电容，用途是消除来自电力线的低通常态噪声。 外观如照片所示为方型，上方会打上X或X2字样。 Y电容(Cy，又称为线路旁通电容器) Y电容为跨接于浮接地(FG)和火线(L)/中性线(N)之间，用来消除高通常态及共态噪声。 Y电容的外观如照片呈圆饼状 而计算机用电源中的FG点与金属外壳、地线(E)及输出端0V/GND 共接，所以未连接接地线时，会经由两颗串联的Cy电容分压出输入
开关电源设计
开关直流稳压电源设计 摘要 直流稳压电源应用广泛，几乎所有电器，电力或者电子设备都毫不例外的需要稳定的直流电压（电流）供电，它是电子电路工作的“能源”和“动力”。不同的电路对电源的要求是不同的。在很多电子设备和电路中需要一种当电网电压波动或负载发生变化时，输出电压仍能基本保持不点的电源。电子设备中的电源一般由交流电网提供，如何将交流电压（电流）变为直流电压（电流）供电又如何使直流电压（电流）稳定这是电子技术的一个基本问题。解决这个问题的方案很多，归纳起来大致可分为线性电子稳压电源和开关稳压电源两类，他们又各自可以用集成电路或分立元件构成。开关稳压电源具有效率高，输出功率大，输入电压变化范围宽，节约能耗等优点。 一、引言 基本要求 稳压电源。 1.基本要求 ①输出电压UO可调范围：12V～15V； ②最大输出电流IOmax：2A；
③U2从15V变到21V时，电压调整率SU≤2%（IO=2A）； ④IO从0变到2A时，负载调整率SI≤5%（U2=18V）； ⑤输出噪声纹波电压峰-峰值UOPP≤1V（U2=18V,UO=36V,IO=2A）； ⑥DC-DC变换器的效率≥70%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）； ⑦具有过流保护功能，动作电流IO（th）=±； 发挥部分 (1)排除短路故障后，自动恢复为正常状态； (2)过热保护； 二、方案设计与论证 开关式直流稳压电源的控制方式可分为调宽式和调频式两种。实际应用中，调宽式应用较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数为脉宽调制（PWM）型。开关电源的工作原理就是通过改变开关器件的开通时间和工作周期的比值，即占空比来改变输出电压，通常有三种方式：脉冲宽度调制（PWM）、脉冲频率调制（PFM）和混合调制。PWM调制是指开关周期恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。因为周期恒定，滤波电路的设计比较简单，因此本次设计采用PWM调制方式实现电路设计要求。主要框架如图1所示。由变压器降压得到交流电压，再经过整流滤波电路，将交流电变成直流电，然后再经过DC-DC变换，由PWM的驱动电路去控制开关管的导通和截止，从而产生一个稳定的电压源。
小功率开关电源设计
摘要 随着电子设备的飞跃发展，电子系统的心脏——电源也得到了迅速的发展，并对其要求越来越高。开关电源被誉为高效节能电源，它具有稳压范围宽、功率密度比大、重量轻等优点，同时它在开关管上较少的能量损耗使它与线性电源相比，具有较高的效率，最高效率可达90％以上，从而使它在移动便携式设备中得到了广泛的应用，因此开展开关电源项目研究具有重要意义。 目前开关电源正向集成化、智能化的方向发展，高度集成、功能强大的单片开关电源代表着当今开关电源发展的主流方向。本论文围绕当前流行的单片开关电源芯片进行了小功率开关电源的研究，设计出一种实用的单路输出精密通用式开关稳压电源，可用作半导体激光器驱动电源中的精密电压源。 该设计由五个模块电路构成：输入整流滤波、，功率转换电路、高频变换器、输出整流滤波和控制电路。该电源共使用3片集成线路：TOP249Y6端单片开关电源（IC1）；线性光耦合器PC817A(IC2)；可调式精密并联稳压器TL431(IC3).对该电源的滤波、整流、反馈、启动及保护电路等分别作了细致的研究工作，并通过反复试验取得了高频变压器设计宝贵经验，掌握了单片开关电源设计的核心技术。 关键词单片开关电源；脉宽调制；高频变压器；纹波
Abstract With the rapid development of electronic equipment, electronic system of the heart - the power has been rapid development and its increasingly high demand. Known as energy efficient switching power supply, it has wide voltage range, power density than large, light weight, etc., while it is switch it on less energy consumption compared with the linear power supply with high efficiency, maximum efficiency of more than 90%, making it portable devices in mobile has been widely used to carry out switching power supply projects therefore important to study. Toward the present switching power supply is integrated, intelligent direction; highly integrated, powerful single rose on the power of today's switching power supply represents the mainstream of development direction. This paper focus on the popular single-chip switching power supply chip for a small switching power supply of the study, design a practical single-output precision universal regulated switching power supply, laser diode driver can be used in the precision voltage source. The design consists of five modules circuits: input rectifier filter, power conversion circuits, high frequency converters, output rectifier filter and control circuit. The power of integrated circuits using 3: TOP249Y6 end chip switching power supply (IC1); linear opt coupler PC817A (IC2); adjustable precision shunt regulator TL431 (IC3). The power supply filtering, rectification, feedback, starting and protection circuits were made by careful research and through trial and obtained valuable experience in designing high-frequency transformer; single-chip switching power supply design mastered the core technology. Key words: single-chip switching power supply; PWM; high frequency transformer; ripple
开关电源设计方法与细则
开关电源设计方法与细则 LED驱动电源 发光二级管简称LED(Light-emitting Diode),它是采用半导体材料制成的能将电信号转换为光信号的发光器件。具有光谱特性好、响应时间短、发热量低、发光效率高、使用寿命长、尺寸小等优点。LED照明灯广泛应用于照明灯具、LED显示屏、汽车指示灯、LCD 背光源等领域。随着LED照明技术的发展，预计到2020年照明用电大约可以节省50%。LED节能灯发展前景看好扩大市场需求可降低成本，现在由于市场购买的量太小，所以比较贵，如果未来更多的推广使用，特别一开始的时候政府能够给予一些支持，让这个产品更多的生产，成本就会降下来。另一个角度来说，需求量大了，产品的成本也会降低。 LED照明灯需要配LED驱动电源，而专门给LED灯供电使用的电源，我们常称为LED驱动电源或者LED驱动器，它同普通的开关电源有些不同，LED驱动电源大多是恒定电流型(恒流源)，要求输出恒定电流的精度较高，使得LED灯发光的亮度效果一致。LED 电源广泛应用于：路灯、遂道灯、LED室内灯、楼宇、路桥、广场建筑设施、草坪灯、幕墙灯、手机、电脑等、信息平面显示: 显示板、动态广告牌、模拟动画、车厢内的指示灯及内部阅读灯、车外的刹车灯、尾灯、转向灯、侧灯、防爆灯具、矿业生产中的矿灯等。根据国家发改委在2011年11月4日发布的《关于逐步禁止进口和销售普通照明白炽灯的公告》，主要内容：淘汰目标是普通照明用白炽灯，包括E14、E27螺口型和B22卡口型。2011年11月1日至2012年9月30日为过渡期；2012年10月1日起禁止进口和销售100瓦及以上普通照明白炽灯；2014年10月1日起禁止进口和销售60瓦及以上普通照明白炽灯；2015年10月1日至2016年9月30日为中期评估期；2016年10月1日起禁止进口和销售15瓦及以上普通照明白炽灯，或视中期评估结果进行调整。我国是世界上最大的白炽灯生产消费国，去年我国白炽灯产量和国内销量分别为38.5亿只和10.7亿只。据测算，目前中国照明用电约占全社会用电量的12%左右，采用高效照明产品替代白炽灯，节能减排潜力巨大。逐步淘汰白炽灯，对于促进中国照明电器行业结构优化升级、推动实现“十二五”节能减排目标任务、积极应对全球气候变化具有重要意义。 USB充电器 USB充电器就是输出连接器是USB接口的充电器，USB接口固定在充电器的外壳上，体积小巧，非常方便旅行携带。常用于手机、MP3、Iphone 4、无线路由器等数码电子产品，给设备供电及锂电池充电使用，大多是恒压恒流型。目前，深圳市镇远电子有限公司根据市场需求，除现有的单USB充电器外，也推出了双USB接口的充电器，输出参数分别有5V500mA、5V1A、5V1.5A、5V2A USB 充电器等规格。 如果你的USB充电器损坏了，尽量选择同原来的电压及电流一致的充电器来更换: 1. 对只给电子设备供电的话（即设备里没有锂电池，不是给锂电池充电，只给电路板供电工作），电流大的基本是可以替代电流小的USB供电电源. 2. 如果是需要给锂电池充电使用的USB充电器，要选择输出电压V和电流A参数一致的，因为充电电流大的话，对锂电池造成损害，会发热而影响到使用寿命及人身安全。 usb充电器通用吗? 输出的电压都是5V，但是电流小了,充电的时间有所加长。电池的容量大的话，用小的充电很慢。电流越大，充电的速度就越快，发的热就越多。所以才有输出电流不同的充电器。建议你上了1400mh的用1.0A就可以了。输出电流的大小关系的是充电的快慢。 现在手机推出的频率越来越快，有的人恨不得同时拥有三部手机，是时候推出一部以一敌四的充电器了，否则一个个充起电来多麻烦。今天在国外网站上看到一款多用USB手机充电器，其全身不但采用极耐高温的ABS塑料打造，底座还配有两个DC 5V/2A 和2个DC 5V/1A 的USB充电孔，可以让你一次同时连接三台以上设备同步进行充电，真的是爽到爆。 而且这款USB手机充电器最霸气的地方是，除了直接可以让你拿来替智能手机充电以外，甚至也能一并提供用来充平板、相机、MP3播放器甚至其它3C产品设备。而且里头也同时内建了过压、过流、漏电和短路保护，完全不用担心充充就把手机给炸了。
开关电源各个元器件设计
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。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。 1、a 为电路电压波动系数，一般取值1.2. 2、Vrms 为交流输入电压有效值。 3、b 为压敏电阻误差，一般取值0.85. 4、C 为元件的老化系数，一般取值0.9. 5、√2 为交流状态下要考虑峰峰值。 6、V1mA 为压敏电阻电压实际取值近似值 7、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
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。 5. 补偿电容—构成RC型频率补偿网络。 6. 加速电容—用于提高晶体管的开关速度。 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。 10. 延时电容—与电阻构成RC型延时电路。 11. 储能电容—例如极性反转式DC/DC变换器中的泵电容。 12. 移相电容—构成移相电路。 13. 倍压电容—与二极管构成倍压整流电路。 14. 消噪电容—用于滤除电路中的噪声干扰。 15. 中和电容—消除放大器的自激振荡。 16. 抑制干扰的电容器—在EMI滤波器中，可分别滤除串模和共模干扰。 17. 安全电容—含X电容和Y电容。 18. X电容—能滤除由一次绕组、二次绕组耦合电容器产生的共模干扰，可为从一次侧耦合到二次侧的干扰电流提供回流路径，防止该电流通过二次侧耦合到大地。 19. Y电容—能滤除电网之间串模干扰，常用于EMI滤波器中。
开关电源环路设计及实例详解
开关电源环路设计及实例详解 一、开关电源的基本原理 开关电源是一种将交流电转换为直流电的电源，其基本原理是通过开关管控制变压器的工作状态，从而实现对输入交流电进行变换、整流和稳压的过程。开关电源具有输出功率大、效率高、体积小等优点，因此被广泛应用于各种电子设备中。 二、开关电源环路的组成 1. 输入滤波器：用于滤除输入交流电中的高频噪声和杂波信号，保证后续环节能够正常工作。 2. 整流桥：将输入交流电转换为直流电信号。 3. 直流滤波器：用于滤除直流信号中的纹波和杂波信号，保证输出稳定。 4. 开关变换器：通过控制开关管的导通和截止状态来控制变压器的工作状态，从而实现对输入信号的变换。 5. 输出稳压器：用于对输出直流信号进行稳压处理，保证输出恒定。 三、开关电源环路设计步骤 1. 确定输出功率和输出电压范围。 2. 选择合适的变压器。 3. 设计整流桥和直流滤波器。
4. 设计开关变换器，包括选择合适的开关管和控制电路。 5. 设计输出稳压器，包括选择合适的稳压芯片和反馈电路。 6. 进行整个电路的仿真和优化。 7. 进行实际电路的搭建和调试。 四、开关电源环路设计实例 以12V/5A开关电源为例，进行具体设计。 1. 确定输出功率和输出电压范围：输出功率为60W，输出电压范围为11-13V。 2. 选择合适的变压器：根据需求选择带有多个二次侧绕组的变压器， 其中一个二次侧用于提供控制信号，另一个二次侧用于提供输出信号。通过计算得到变压比为1:2。 3. 设计整流桥和直流滤波器：采用全波整流桥结构，并选用大容量滤 波电容进行直流滤波处理。 4. 设计开关变换器：选用MOS管作为开关管，并采用反激式结构进 行设计。控制信号通过脉冲宽度调制（PWM）技术进行控制。同时，在输入端加入输入滤波器进行滤波处理。 5. 设计输出稳压器：选用LM2576芯片进行稳压处理，通过反馈电路控制输出电压。同时，加入输出滤波电容进行滤波处理。 6. 进行整个电路的仿真和优化：通过仿真软件进行各个环节的仿真和 优化，保证整个电路的性能符合要求。 7. 进行实际电路的搭建和调试：根据设计结果进行实际电路的搭建和
开关电源制作设计(电路原理图+PCB)
一、工作原理 我们先熟悉一款开关电源的工作原理，该电源可输出5V电压，如图1所示。 1. 抗干扰电路 在电网输入端首先设置一个NTC5D-9负温度系数热敏电阻，作用是保护后面的整流桥，刚开机时热敏电阻处于冷态，阻值比较大，可以限制输入电流，正常工作时，电阻比较小。这样对开机时的浪涌电流起到有效的缓冲作用。 电容CY1、CY2、CY3、CY4用以滤除从工频电网上进入开关稳压电源和从开关稳压电源进入工频电网的不对称杂散信号，电容CX1、CX2用以滤除从工频电网上进入开关稳压电源和从开关稳压电源进入工频电网的对称杂散信号，用电感L1抑制从工频电网上进入开关稳压电源和从开关稳压电源进入工频电网的频率相同、相位相反的杂散干扰电流信号。 采用高频特性好的瓷片电容和铁芯电感，实现开关稳压电源电路中的高频辐射不污染工频电网和工频电网上的杂散电磁波不会窜入开关稳压电源电路中而干扰和影响其工作，对高频分量或工频的谐波分量具有急剧阻止通过功能，而对于几百赫兹以下的低频分量近似一条短路线。
图1 开关电源的工作原理图 2. 整流滤波电路 在电路中D1、D2、D3、D4组成全桥整流电路，把输入的交流电压进行全波整流，然后用C1进行滤波，最后变成直流输出供电电压，为后级的功率变换器供电，整流滤波后的电压约为300V。 3. UC3842供电与振荡 300V的脉动直流电压，此电压经R12降压后给C4充电，供电UC3842的7脚，当C4的电压达到UC3842的启动电压门槛值时，UC3842开始工作并提供驱动脉冲，由6脚输出推动开关管工作。一旦开关管工作，反馈绕组的能量经过D6整流，C4滤波，又供电到UC3842的7脚，这时可以不需要R12的启动了。
开关电源的结构框图
开关电源剖析 Anatomy of Switching Power Supplies 第一页绪论 PC上使用的电源供应器基于名为“开关模式（Switching Mode）”的结构，因而也被称为SMPS（开关电源）即Switching Mode Power Supplies（DC-DC 变换器是对SMPS的另一种称呼）。在这个教程里我们会解释开关电源如何工作，并带你一探PC电源的内部结构以及工作方式。 我们之前已经推出了一部电源教程，讨论了电源的尺寸规格、如何计算电源的标称功率指标并解释了基本的电源规格。在这部教程里我们讲得深一点，进一步解释电源“黑盒子”里面有什么、电源由哪些主要元件组成、如何识别它们以及它们有什么功能。 稳压电源有两种基本类型：线性电源和开关电源。 线性电源的工作原理是，从市电取得127V或220V交流电压，通过变压器将其转换为低压交流电（例如12V）。接着由一组二极管进行全桥整流，将低压交流电转换为脉动直流。下一步是滤波，由一组电解电容将这个脉动直流波形滤成近似平滑的直流电。经过电解电容滤波的直流波形仍然有小幅波动（这个波动称作纹波），所以还需要一级电压调节提供稳定的输出，使用齐纳二极管或者集成稳压器电路。
注：各国市电有100V左右（100~127V）和200V左右（220~240V）两种，上面写的127V和220V算两个典型值。 图1：一台标准的线性电源的结构框图
图2：线性电源上各处的电压波形 虽然线性电源对于一些低功率应用很适合——例如手机充电器、游戏主机电源就是两个能立刻想到的典型应用——但当需要更大功率时，线性电源的体 积事实上会变得很大。 注：事实上小功率电源适配器常见的方案是Flyback、RCC等小功率开关电源结构，易做小尺寸和高效率，线性电源也有使用。 功率变压器和滤波电容的容量（同样地，体积）与输入交流电的频率成反比，也就是说，交流电频率越低，这些元件的尺寸就越大。因为线性电源使用的市电频率是60Hz（或50Hz，在一些国家）——这是个非常低的频率——所以变压器和电容会非常大。 同样地，使用电力的设备电流需求越高，供应它们的电源就需要越大尺寸的变压器。 对于高频开关电源而言，在进入变压器之前输入电压的频率就要被提升（典型值为50~60KHz）。由于输入电压的频率大幅提升，变压器和电解电容就可以非常小。这类电源就被应用于PC和其它一些电子设备例如录像机上。记住这里的“开关”是指代“高频开关元件”，而与电源外面是否有一个“开关 按钮”无关。
开关电源设计指南
开关电源设计指南 开关电源是将电能转换为特定电压或电流输出的电子设备，广泛应用于各种电子设备中。本篇文章将为读者提供一份开关电源设计指南，帮助读者了解开关电源的基本原理以及设计过程中的关键要点。 一、开关电源的基本原理 开关电源的基本原理是通过开关管的开关动作，实现电能的高效转换。开关电源由输入端、开关管、变压器、输出滤波电路等组成。输入端将交流电转换为直流电，经过开关管的开关动作，通过变压器进行电能转换，最终通过输出滤波电路得到稳定的输出电压或电流。其中，开关管的开关频率决定了开关电源的工作方式，常见的有固定频率PWM调制和变频调制。 二、开关电源设计的关键要点 1. 输入电压范围：根据实际应用需求确定开关电源的输入电压范围。通常情况下，开关电源的输入电压范围为AC 100V-240V。 2. 输出电压和电流：根据实际应用需求确定开关电源的输出电压和电流。输出电压可以通过变压器的变比来调整，输出电流则通过开关管的控制实现。 3. 效率和功率因数：开关电源的效率和功率因数是评估其性能的重要指标。高效率可以减少能量损耗，提高系统的整体效能；高功率因数可以减少对电网的污染。 4. 过压保护和过流保护：在开关电源设计中，应考虑过压和过流等
异常情况的保护措施，以确保系统的安全运行。 5. EMI滤波：开关电源在工作时会产生电磁干扰，为了避免对其他设备造成干扰，需要在设计中加入EMI滤波电路。 6. 温度管理：开关电源在工作时会产生一定的热量，为了确保系统的稳定运行，需要考虑散热设计和温度管理措施。 三、开关电源设计的步骤 1. 确定输入输出参数：根据实际应用需求确定开关电源的输入输出电压和电流参数。 2. 选择开关管和变压器：根据确定的输入输出参数，选择合适的开关管和变压器。 3. 设计控制电路：设计开关电源的控制电路，包括开关管的驱动电路和PWM调制电路。 4. 设计滤波电路：根据需要设计输出滤波电路和EMI滤波电路。 5. 设计保护电路：设计过压保护和过流保护电路，确保系统的安全运行。 6. 进行温度管理：设计散热装置，确保系统在正常工作温度范围内。 四、开关电源设计的注意事项 1. 选择合适的元器件：选择高质量的开关管、变压器和滤波电容等元器件，以确保系统的可靠性和稳定性。 2. 进行仿真和测试：在进行实际制作之前，进行仿真和测试，验证设计的正确性和稳定性。