最新开关电源的元件选择课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,开关电源的元件选择,开关电源的元件选择,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,主要内容电阻器2,最新开关电源的元件选择课件,3,最新开关电源的元件选择课件,4,最新开关电源的元件选择课件,5,最新开关电源的元件选择课件,6,最新开关电源的元件选择课件,7,最新开关电源的元件选择课件,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,U,B,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）。,9,电阻(7)-电阻的使用电阻压敏电阻MOV9,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,1080V,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,。,避雷,10,MOV应用例如电感电流10A，电感量为10mH(0.5J)正,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,电容器开关电源使用各种电容器：11,一、,电容器的基本原理,结构,：,电容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：,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。,12,一、电容器的基本原理 结构：电容器的基本结构是由两块导体极,定义,：,或,电容量与结构和介质有关：,F,0,r,A,极板面积（,m,2,);,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,定义：或电容量与结构和介质有关：F 0 rA极板,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,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,1.82.2,14,表1 一些材料的相对介电常数14,电容电路中电流,电容存储的能量,(J),电容电压不能突变，,P,W/T,正弦交流,(,u,=,U,m,sin,t,),电路中的电容,式中,15,电容电路中电流电容存储的能量(J)电容电压不能突变，PW/,二、电容器的主要参数,1.,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,，,2.7,，,3.3,，,3.6,4.7,，,6.8,和,8.2,等，像,4.7,F,，,0.047,F,，,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,，测试条件为,25,C,，,1,F,测试频率为,120Hz,，,1,F,C1nF,测试频率为,1kHz,16,二、电容器的主要参数1.容量：单位F，（mF），F，,2,.,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,：电容两极能施加的最高直流电压。,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,：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%,。,17,2.电压定额 电容器介质中的电场强度大于它的允许电场强,3,.,ESR,、,ESL,和损耗系数,电容等效电路：,C,，,ESR,，,ESL,和,R,S,ESR,：,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。,R,S,：泄漏电阻，一般很大,损耗系数：容量,1,F,，用,120Hz,；,5mm,18,35,应,3mm,，,6,16,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,.,并联引线相等,28,使用1.因为电容老化与温度紧密相关，多个电容安装在一起时，,2,、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。,29,2、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,3.2,无极性电容,1.,有机薄膜电容,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：,1.,金属箔,/,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,0.01,F),2.,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。,30,3.2 无极性电容1.有机薄膜电容介质：薄膜电容有聚乙烯、聚,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,f,c,;2),在,D,上并联,C,x,观察示波图使振荡频率,f,m,=f,c,/,2,电路等效分布电容,C,C,x,/,3;3),分布电感为,L,1/,（,2f,c,),2,C;4),选择,5),选择电容,电阻功耗：,d,V/,d,t,要求：应当大于,U,o,/t,rr,31,使用：相同容量金属箔常用于脉冲、交流高压、缓冲电路（snub,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,X,电容可选得大一些（典型值为,0.1F,1F,），电压定额,2500V,安全要求漏电流不得大于,工频泄漏电流为,0.25,3.5mA,（由产品标准定）,常选,1,4.7nF,，,2.2nF,为典型值，电压,3000V,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,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,0.01,F,、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。,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,2.,无机介质电容,云母电容：,云母片为介质，浸银后形成电极。,电容量在数,pF,到,1,F,；,电压定额在,50Vdc,到,2500V,-55,150,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,。,34,2.无机介质电容云母电容：云母片为介质，浸银后形成电极。3,陶瓷介质电容,：,介质成分,是钛酸盐、铌镁酸铅等,分类：,3,类,1,类：,高精度，,1pF,到几个,mF,；,1,类：高精度，,1pF,到几个,mF,；,2,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,55,125,范围内变化大约,10%,，最大变化为,15%,25%,；,3,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,25,85,，电容变化大约,20%,65%,35,陶瓷介质电容：介质成分是钛酸盐、铌镁酸铅等 分类：3类35,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。,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,四、开关电源中电容器,1,、输入,EMC,滤波、整流和,PFC,C,1,C,2,C,3,C,4,C,5,C,6,C,7,U,i,U,oHV,C,8,220V,50Hz,A,B,37,四、开关电源中电容器1、输入EMC滤波、整流和PFCC1C,C,1,C,4,EMC,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。,C,2,C,3,EMC,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,I,os,，,U,os,和,I,b,。,42,运算放大器高增益的直流放大器（80dB)。输入是差动放大器,运放,波形变换时，不要用运放做比较器,S,R,如果放大交流信号，要注意选择的运放增益