最新开关电源的元件选择课件.ppt

1、2主要内容 电阻器 电容器 光耦 运算放大器 比较器 保险丝9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）。10MOV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

2、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1080V800V，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。避雷11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12一、电容器的基本原理电容器的基本原理 结构结构：电容

3、器的基本结构是由两块导体极板，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：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。13定义定义：601085836dA.dAdAdACrrrCUQ 或UQC 电容量与结构和介质有关：F 0 r0=8.8510-12F/m(110-9/36)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14表1 一些材料的相对介电常数 材料 r 材料 r空气 1.0 橡胶 2.7蒸馏水8.0 云母 67.5腊纸 4.3 玻璃

4、 5.58矿物油2.2 陶瓷 5.8尼龙 3.55 氧化铝 7.510聚酯薄膜 3.1 导热硅脂3.94.3人造云母 5.2 聚四氟乙烯1.82.215电容电路中电流电容电路中电流电容存储的能量200021CUCududtdtduuCuidtWUtttUCtQidddd(J)电容电压不能突变，PW/T正弦交流(u=Umsint)电路中的电容)/t(ItXUtC/UtUCtuCimc2sincos2cos12cos2ddCXC1式中16二、电容器的主要参数1.容量：容量：单位F，（mF），F，nF，pF 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

5、，2.7，3.3，3.6,4.7，6.8和8.2等，像4.7F，0.047F，47pF等等误差等级1%（00）级，2%(0)级，5%（）级，10%（）级和20%（）级容量标注在外壳上容量标注在外壳上，测试条件为25C，1F 测试频率为120Hz，1F C1nF 测试频率为1kHz172.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

6、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%。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

7、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。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

8、、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。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

9、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,2min210onsoTLICRURL C2PCU f32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3000V33 金属

10、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。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。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

11、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%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

12、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。37四、开关电源中电容器1、输入EMC滤波、整流和PFCC1C2C3C4C5C6C7UiUoHVC8220V50HzAB38C1,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

13、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。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2k44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

14、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。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。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。48 结束语结束语