小于75W反激变换器的设计连载(一)

我以我们自己的ic进行设计分析说明:基本的反激变换器原理,在需要对输入输出进行电气隔离的低功率<75w~的开关电源应用场合,反激变换器(flyback converter)是最常用的一种拓扑结构(topology)。简单、可靠、低成本、易于实现是反激变换器突出的优点;后面我将电源的关键部分的设计进行说明!
在设计时,我前面有讲过开关电源的emi滤波器的设计;就不再分析滤波器的设计;我先来分析开关电源的安全安规器件的设计。
认证关于x,y电容
根据iec 60384-14,电容器分为x电容及y电容:
1.x电容是指跨于l-n之间的电容器,
2.y电容是指跨于l-g/n-g之间的电容器。(l=line, n=neutral, g=ground)
x电容底下又分为x1, x2, x3,主要差别在于:
1.x1耐高压大于2.5kv, 小于等于4 kv,
2.x2耐高压小于等于2.5kv,
3.x3耐高压小于等于1.2kv
y电容底下又分为y1,y2, y3,y4, 主要差别在于:
1.y1耐高压大于8kv,
2.y2耐高压大于5kv,
3.y3耐高压 大于3.5kv
4.y4耐高压大于2.5kv
开关电源关于x,y电容应用特点
x,y电容都是安规电容,火线零线间的是x电容,火线与地间的是y电容.它们用在电源滤波器里,起到电源滤波作用,分别对共模,差模工扰起滤波作用.安规电容是指用于这样的场合,即电容器失效后,不会导致电击,不危及人身安全. 安规电容安全等级 应用中允许的峰值脉冲电压 过电压等级(iec664)x1 >2.5kv ≤4.0kv ⅲ x2 ≤2.5kv ⅱ x3 ≤1.2kv —— 安规电容安全等级 绝缘类型 额定电压范围。
开关电源关于x,y电容绝缘等级
y1 双重绝缘或加强绝缘 ≥250v
y2 基本绝缘或附加绝缘 ≥150v ≤250v
y3 基本绝缘或附加绝缘 ≥150v ≤250v
y4 基本绝缘或附加绝缘<150v
y电容的电容量必须受到限制,从而达到控制在额定频率及额定电压作用下,流过它的漏电流的大小和对系统emc性能影响的目的。
gjb151规定y电容的容量应不大于0.1uf。
①工作在亚热带的机器,要求对地漏电电流不能超过0.7ma;
②工作在温带机器,要求对地漏电电流不能超过0.35ma。
③因此,y电容的总容量一般都不能超过4700pf(472)。
压敏电阻的设计选择应用及测量
压敏电阻一般并联在电路中使用,当电阻两端的电压发生急剧变化时,电阻短路将电流保险丝熔断,起到保护作用。压敏电阻在电路中,常用于电源过压保护和稳压。测量时将万用表置10k档,表笔接于电阻两端,万用表上应显示出压敏电阻上标示的阻值,如果超出这个数值很大,则说明压敏电阻已损坏。
压敏电阻标称参数
压敏电阻用字母“my”表示,如加j为家用,后面的字母w、g、p、l、h、z、b、c、n、k分别用于稳压、过压保护、高频电路、防雷、灭弧、消噪、补偿、消磁、高能或高可靠等方面。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。
压敏电阻的标称电压选取
一般地说,压敏电阻器常常与被保护器件或装置并联使用,在正常情况下,压敏电阻器两端的直流或交流电压应低于标称电压,即使在电源波动情况最坏时,也不应高于额定值中选择的最大连续工作电压,该最大连续工作电压值所对应的标称电压值即为选用值。对于过压保护方面的应用,压敏电压值应大于实际电路的电压值,一般应使用下式进行选择:
vma=av/bc
式中:a为电路电压波动系数,一般取1.2;v为电路直流工作电压(交流时为有效值);b为压敏电压误差,一般取0.85;c为元件的老化系数,一般取0.9;
这样计算得到的vma实际数值是直流工作电压的1.5倍,在交流状态下还要考虑峰值,因此计算结果应扩大1.414倍。
压敏电阻的压敏电压
即击穿电压或阈值电压。指在规定电流下的电压值,大多数情况下用1ma直流电流通入压敏电阻器时测得的电压值,其产品的压敏电压范围可以从10-9000v不等。可根据具体需要正确选用。
一般v1ma=1.5vp=2.2vac,式中,vp为电路额定电压的峰值。vac为额定交流电压的有效值。zno压敏电阻的电压值选择是至关重要的,它关系到保护效果与使用寿命。如一台用电器的额定电源电压为220v,则压敏电阻电压值v1ma=1.5vp=1.5×1.414×220v=476v,v1ma=2.2vac=2.2×220v=484v,因此压敏电阻的击穿电压可选在470-480v之间。
vma=av/bc
式中:a为电路电压波动系数,一般取1.2;v为电路直流工作电压(交流时为有效值);b为压敏电压误差,一般取0.85;c为元件的老化系数,一般取0.9;
这样计算得到的vma实际数值是直流工作电压的1.5倍,在交流状态下还要考虑峰值,因此计算结果应扩大1.414倍。
压敏电阻参数表如下:
我常用的s14k350器件参数如下:
安全保险丝
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、0.6为不带功率因数校正的功率因数估值;0.95带pfc估值。
目前我们大多采用慢熔保险丝;其时间—电流特性如下:
热敏电阻ntc
1作用:
有效的抑制开机时产生的浪涌电压形成的浪涌电流。
2技术参数:
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。
3公式解释说明:
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.
上述的基本安全安规基本知识掌握后,接下来再参考如下所示的设计步骤,一步一步设计反激开关变换器。
反激变换器的设计步骤
待续!请关注下回分解!


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