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【实用】开关电源“关键元器件”的电压应力分析!

cathy 发布于:周三, 05/23/2018 - 21:58 ,关键词:

开关电源原理简图

下图是开关电源的原理简图,以反激为例!

设定一下主要参数如下:

输入电压:Vin=AC176-264V
输出电压:Vout=12V
Vcc电压:Vcc=15V
变压器匝比:N

下面对上述图片中的各个元器件进行应力计算。

1、整流桥BR1

整流桥如上图体内由4个二极管构成:d1,d2,d3,d4

应最恶劣的情况下是在输入电压最高的时候,即,Vin=264Vac

所以C1上两端的电压373V。

输入电压波形如下图

当输入电压处于正半周时,BR1体内二极管d1和d4导通不承受高电压,d2和d3截止承受的高电压,d2电压应力为b点电位减去c点电位,d3电压应力为a点电位减去d点电位。

正半周a、b、c、d点的电位相对于大电容地分别为:373V、373V、0V、0V

d2应力=b-c=373V-0V=373V

d3应力=a-d=373V-0V=373V

输入电压进入负半周时同理可得d1和d4的应力为373V。

即整流桥BR1的工作应力为373V

由于开关电源需要做雷击浪涌试验,所以一般整流桥都选择1000V的整流桥。

2、输入大电容C1

C1上的电压应力为输入最高电压264V交流电压整流后的电压。

所以C1的工作电压应力为:264×1.414=373V

所以输入电解电容C1一般选择耐压值为400V的电容。

3.开关mos管Q1

当开关MOS管Q1开通时,Q1不承受大电压。

当开关MOS管Q1管关时,Q1承受大电压应力。

MOS管电压应力为:最高输入电压+反射电压+漏感产生的尖峰电压。

反射电压一般为:60-120V

最高输入电压:373V

漏感尖峰电压一般为:100左右

所以反激开关电压开关管Q1的工作电压应力为:373+120+100=593V左右

留一定的余量一般选650V左右的MOS管

4.钳位电路D1、R1、C2

当Q1关断时,钳位二极管D1导通,向C2充电,C2两端的充电电压为Np两端的电压为:

反射电压+尖峰电压

假设反射电压为:120V

尖峰电压为:100V

则C2两端的电压为220V,上负下正。

C2下方的电位为:373+220=593V

C2下方宇D1负极相连,相当于D1负极的电位也为593V左右,并且C2电容上电压不能突变,所以D1负极电位相对文档在593V左右。

当Q1导通时,D1正极的电位此时为0V。所以D1的应力为负极电位减去正极电位为:593V

C2上方的电位为373V的恒定值,所以C2的电压应力为:593-373=220V左右

R1和C2为并联,所以R1电压应力为220V左右

5、Vcc整流二极管D2

Vcc电压为15V,反射电压若为120V时,原边主绕组与Vcc绕组的匝比为120÷15=8.

当Q1关断时,D2是导通的,此时D2不承受大电压就一个二极管压降。

当Q1导通时,D2正极的电位为为负,数值为-(373÷8)=-46.625V。此时D2承受的电压应力为15-46.625=61.625,所以Vcc整流二极管D2的应力大概为:62V左右,留些余量一般D2选耐压值为100V左右的二极管。

6、输出整流二极管及电容D3、C3

输出电压为12V,反射电压若为120V时,原边主绕组与输出绕组的匝比为120÷12=10.

当Q1关断时,D3是导通的,此时D3不承受大电压就一个二极管压降。

当Q1导通时,D3正极的电位为为负,数值为-(373÷10)=-37.3V。此时D2承受的电压应力为15-37.3=52.3,所以Vcc整流二极管D3的应力大概为:52V左右。留些余量一般D3选耐压值为60V左右的二极管。

C3上的电压为恒定的12V。

C3的电压应力为12V,一般选16V左右的电压。

本文转载自:搜狐
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