反激式开关电源元件参数选型(一)
1.输入电容
1.1电容耐压220v 指的是交流电的有效值,实际上220v的市电电压是不稳定的,一般在176v-264v之前,
所以最大值为峰值264*1.414=373v
1.2输入电容容值选取1)输入电解电容经验选取法
当输入电压为220v±20%(ac176-264v) 时按照输出功率选取: w/uf2、当输入电压为110±20%时(ac88-132v) 时按照输出功率选取: w/ (2-3) uf此时耐压 (200v)
2)输入电解电容容值快速估算
其中:vmin_p为ac的最小电压,对应ac176v
2.整流桥的选择整流桥的作用就是把输入交流电压整形成直流电压，把正弦波整成馒头波,由于整流管的单向导电性，在输入电压瞬时值小于滤波电容上电压时整流桥.在这个时候是不导通的，使整流桥的电流变成2-3ms左右的窄脉冲。为获得所需要的整流输出电流，这个电流窄脉冲的幅值将会很高。通常整流桥的额定平均电流应该降额使用。
2.1整流桥的电流选择
选择整流桥的电流必须大于ibr
2.2整流桥的耐压整流桥的常态耐压为输入电压的峰值电压比如ac176-264v的最高峰值为264*根号下2=373v由于需要考虑在做浪涌 (4级) 实验的时候，有个2000v的峰值灌倒输虽然有压敏电阻，但压敏电阻抑制电压后还有有个残余电压比如471kd10残压为775v
3.x电容上的放电电阻信息技术设备的安全，国家标准: gb4943-2011等同于ul60950摘文如下:
“设备在设计上应保证在交流电网电源外部断接处,尽量减小因接在一次电路中的电容器贮存有电荷而产生的电击危险.
通过检查设备和有关的电路图来检验其是否合格.检查时考虑到断开电源时通/断开关可能处于任一位置如果设备中有任何电容器,其标明的或标称的容量超过 0.1uf,而且接在一次电路上,但该电容器的放电时间常数不超过下列规定值,则应认为设备是合格的:
一对 a 型可插式设备,1s;和一对永久性连接式设备和 b 型可插式设备,10s.
有关时间常数是指等效电容量(uf)和等效放电电阻值(m )的乘积如果测定等效电容量和电阻值有困难,则可以在外部断接点测量电压衰减.
注:在经过一段等于一个时间常数的时间,电压将衰减到初始值的 37%.”
x电容的作用是,在1s以内放电到原来电压的37%,放电时间可以利用基础的rc充放电回路计算.
初始电压为e的电容c通过r放电
v0=e,v0为电容上初始电压
vt为电容c由r放电,过时间t后电容上的电压
故电容器放电，任意时刻t，电容上的电压为：
根据放电公式求取x电容上的放电电阻
此开关电源的c为两个x电容为200n
c=200nf
1s内把电放到原电压的37%
t=1s
vt=0.37e
则可以快速求出放电电阻
r=5.029mω, 选择r＜5.029mω
rc=1,选择时间常数rc＜1
快速计算方法:利用rc<1
1、封装1206
2、电压vmax=200v
3、电流imax=2a
4、功率pmax=1/4w不超过一半
5、阻值rc=1,根据安规快速计算
4.emi电路参数4.1关于x电容和y电容1)x电容根据实际情况选取，一般功率越大x电容会更大
2)y一般会根据客户要求的漏电流来选取
漏电流、施加电压频率、施加电压幅值客户都会给出，或者参照各公司企业标准参考，一般漏电流要求有比较小的比如0.35ma的，也有要求没那么严格的比如10ma 电压一般施加为50hz，施加电压幅值一般为2000-3000v左右 .
根据iec 60384-14,电容器分为x电容及y电容
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2.5 ky,小于等于4 kv;
2)x2耐高压小于等于2.5 kv:
3)x3耐高压小于等于1.2 kv
y电容底下又分为y1，y2，y3,y4,主要差别在于:(耐直流电压等级)
1)y1耐高压大于8 kv:
2)y2耐高压大于5 kv;
3)y3耐高压 n/a
4)y4耐高压大于2.5 kv
4.2共模电感选取共模电感无法准确计算，但可以计算其所在滤波器最小的转折频率来选取最小电感量
转折频率必须大于60hz，必须小于开关频率
比如cy取2.2n，fin=50hz，fs=50khz，则4.6h＞lcm＞4.6mh
一般共模电感量越大抑制效果会更好.
5.rcd吸收电路变压器耦合度不可能为100%,因此一定有漏感.引入 rcd 钳位电路，目的是消耗漏感能量，但不能消耗主励磁电感能量， 否则会降低电路效率。要做到这点必须对rc 参数进行优化设计.
5.1先说下变压器漏感的原因.我们用电桥测试变压器漏感时，要短路副边，测试原边得到的电感量则为漏感。你有想过为什么要短路副边，这样测试的原理是什么？如图是理想变压器，理想变压器遵循以下公式：v2 = n2/n1*v1 n2：副边的匝数 n1：原边的匝数.
但实际中变压器总是不理想的，总有一部分磁通不参与能量传递，在原边兴风作浪，产生很多不利影响。这部分不传递能量到副边的磁通产生的电感就是漏感，实际变压器的等效图如下：
等效图中漏感总是绕组串联的。为了测量绕组的电感量，我们使用电桥施加一定的频率一定的电压进行测量，测量原理如下：
假如在原边施加1v的测量电压，变压器的匝比是2:1，则副边的电压为0.5v，这是变压器原理。原边测得的总的电感包含了漏感。为了测量漏感，要想法使主电感lp为零，然后测量得到的就是漏感。但是如何使主电感量为零呢 方法其实很简单，比如要测量原边的漏感则短路副边，那短路副边后为何就能测得原边的漏感呢？如图：
短路副边后，副边的电压为0v，根据 v2 = n2/n1 * v1 的变压器公式可知原边的电压也一定为0v，由于漏磁通没有参与耦合，因此短路副边后对漏感没有任何影响，此时从左边看进去测量得到的电感量就是漏感了.所以漏感是可以测量的.
5.2再说rcd钳位电路吸收漏感的原理.
1)当mos管q关断时:
二极管d的正极和负极为vin+vor+尖峰电压 (忽略二极管压降)
此电压vin+vor+尖峰电压通过二极管d给电容c充电，
此时r和c的下端电压也为vin+vor+尖峰电压，r和c的上端电压为vin
所以: 当q关断，mos管漏极尖峰电压通过二极管d给c充电此时二极管承受的压差为0.7v，r和c承受的压差为vor+尖峰电压.
反激电源的反射电压vor可以通过以下公式计算: vor=np/ns*vo 其中,vor是反射电压,np是原边的匝数,ns是副边的匝数,vo是输出电压。
2)当mos管q开通时，二极管d的正极的电压为0(忽略mos管导通压降)此时由于电容c上为上半周期存储的高电压，此时二极管上的电压为上正下负截止此时c通过电阻r放电复位c上的电压每个周期必须复位所以: 当o开通，二极管截止，承受反向耐压vin+vor+尖峰电压.
r和c承受的压差继续为vor+尖峰电压.
5.3rcd参数具体计算知道大家不喜欢计算,先说rcd经验取值:
1)100v/220v输入电压时r可选5k-220k左右，1-2w封装
2)220v输入电压时c可选1-10n左右，耐压选630以上
3)二极管，耐压不小于mos，小功率一般选4007，功率更大的电源应该选更大功率的二极管 .
4)为了提高效率，需要实测更改电容c和电阻r的值.
再说实际计算.rcd吸收漏感的基本原理为将变压器漏感储能转移到箱位电容器中，即:
式中:
ipk为开关管峰值电流;
lk为漏感量,这个上面说了,是可以测出来的;
c为要求的电容量;
vcmax为上面说的反射电压+尖峰电压
vcmin为电容放电后的放电压
开始计算:
vor为反射电压,(np/ns) vo,就是上图三角形的a-a ,就是小三角形的底
vcmax,就是三角形的a,于是有几何关系式(三角形相似原理):
ton/t=vor/vcmax
为保证s开通时，c上的电压刚好放到，需满足
将 (1) 式代入 (2) 式可得:
对整个周期rc放电过程分析，有:
前面说了,漏感储能转移到箱位电容器中,根据能量守恒:
式中:ipk为lk释能给c的电流峰值，将式(1)、(3)和式(4)代入式(5)，得:
综合式 (3) 可得到:
电阻功率选取依据:
至此,rcd中,r和c的参数基本说清楚了.
二极管的选择:
最后是选择 rcd箱位电路的阻断二极管，通常选择不能用快速反向恢复二极管，不然振荡严重！
额定电流至少为开关管实际工作电流峰值一半，额定电压需要不低于直流母线电压.
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1.2输入电容容值选取1)输入电解电容经验选取法
当输入电压为220v±20%(ac176-264v) 时按照输出功率选取: w/uf2、当输入电压为110±20%时(ac88-132v) 时按照输出功率选取: w/ (2-3) uf此时耐压 (200v)
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2.整流桥的选择整流桥的作用就是把输入交流电压整形成直流电压，把正弦波整成馒头波,由于整流管的单向导电性，在输入电压瞬时值小于滤波电容上电压时整流桥.在这个时候是不导通的，使整流桥的电流变成2-3ms左右的窄脉冲。为获得所需要的整流输出电流，这个电流窄脉冲的幅值将会很高。通常整流桥的额定平均电流应该降额使用。
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通过检查设备和有关的电路图来检验其是否合格.检查时考虑到断开电源时通/断开关可能处于任一位置如果设备中有任何电容器,其标明的或标称的容量超过 0.1uf,而且接在一次电路上,但该电容器的放电时间常数不超过下列规定值,则应认为设备是合格的:
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有关时间常数是指等效电容量(uf)和等效放电电阻值(m )的乘积如果测定等效电容量和电阻值有困难,则可以在外部断接点测量电压衰减.
注:在经过一段等于一个时间常数的时间,电压将衰减到初始值的 37%.”
x电容的作用是,在1s以内放电到原来电压的37%,放电时间可以利用基础的rc充放电回路计算.
初始电压为e的电容c通过r放电
v0=e,v0为电容上初始电压
vt为电容c由r放电,过时间t后电容上的电压
故电容器放电，任意时刻t，电容上的电压为：
根据放电公式求取x电容上的放电电阻
此开关电源的c为两个x电容为200n
c=200nf
1s内把电放到原电压的37%
t=1s
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2)y一般会根据客户要求的漏电流来选取
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1)x1耐高压大于2.5 ky,小于等于4 kv;
2)x2耐高压小于等于2.5 kv:
3)x3耐高压小于等于1.2 kv
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1)y1耐高压大于8 kv:
2)y2耐高压大于5 kv;
3)y3耐高压 n/a
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比如cy取2.2n，fin=50hz，fs=50khz，则4.6h＞lcm＞4.6mh
一般共模电感量越大抑制效果会更好.
5.rcd吸收电路变压器耦合度不可能为100%,因此一定有漏感.引入 rcd 钳位电路，目的是消耗漏感能量，但不能消耗主励磁电感能量， 否则会降低电路效率。要做到这点必须对rc 参数进行优化设计.
5.1先说下变压器漏感的原因.我们用电桥测试变压器漏感时，要短路副边，测试原边得到的电感量则为漏感。你有想过为什么要短路副边，这样测试的原理是什么？如图是理想变压器，理想变压器遵循以下公式：v2 = n2/n1*v1 n2：副边的匝数 n1：原边的匝数.
但实际中变压器总是不理想的，总有一部分磁通不参与能量传递，在原边兴风作浪，产生很多不利影响。这部分不传递能量到副边的磁通产生的电感就是漏感，实际变压器的等效图如下：
等效图中漏感总是绕组串联的。为了测量绕组的电感量，我们使用电桥施加一定的频率一定的电压进行测量，测量原理如下：
假如在原边施加1v的测量电压，变压器的匝比是2:1，则副边的电压为0.5v，这是变压器原理。原边测得的总的电感包含了漏感。为了测量漏感，要想法使主电感lp为零，然后测量得到的就是漏感。但是如何使主电感量为零呢 方法其实很简单，比如要测量原边的漏感则短路副边，那短路副边后为何就能测得原边的漏感呢？如图：
短路副边后，副边的电压为0v，根据 v2 = n2/n1 * v1 的变压器公式可知原边的电压也一定为0v，由于漏磁通没有参与耦合，因此短路副边后对漏感没有任何影响，此时从左边看进去测量得到的电感量就是漏感了.所以漏感是可以测量的.
5.2再说rcd钳位电路吸收漏感的原理.
1)当mos管q关断时:
二极管d的正极和负极为vin+vor+尖峰电压 (忽略二极管压降)
此电压vin+vor+尖峰电压通过二极管d给电容c充电，
此时r和c的下端电压也为vin+vor+尖峰电压，r和c的上端电压为vin
所以: 当q关断，mos管漏极尖峰电压通过二极管d给c充电此时二极管承受的压差为0.7v，r和c承受的压差为vor+尖峰电压.
反激电源的反射电压vor可以通过以下公式计算: vor=np/ns*vo 其中,vor是反射电压,np是原边的匝数,ns是副边的匝数,vo是输出电压。
2)当mos管q开通时，二极管d的正极的电压为0(忽略mos管导通压降)此时由于电容c上为上半周期存储的高电压，此时二极管上的电压为上正下负截止此时c通过电阻r放电复位c上的电压每个周期必须复位所以: 当o开通，二极管截止，承受反向耐压vin+vor+尖峰电压.
r和c承受的压差继续为vor+尖峰电压.
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1)100v/220v输入电压时r可选5k-220k左右，1-2w封装
2)220v输入电压时c可选1-10n左右，耐压选630以上
3)二极管，耐压不小于mos，小功率一般选4007，功率更大的电源应该选更大功率的二极管 .
4)为了提高效率，需要实测更改电容c和电阻r的值.
再说实际计算.rcd吸收漏感的基本原理为将变压器漏感储能转移到箱位电容器中，即:
式中:
ipk为开关管峰值电流;
lk为漏感量,这个上面说了,是可以测出来的;
c为要求的电容量;
vcmax为上面说的反射电压+尖峰电压
vcmin为电容放电后的放电压
开始计算:
vor为反射电压,(np/ns) vo,就是上图三角形的a-a ,就是小三角形的底
vcmax,就是三角形的a,于是有几何关系式(三角形相似原理):
ton/t=vor/vcmax
为保证s开通时，c上的电压刚好放到，需满足
将 (1) 式代入 (2) 式可得:
对整个周期rc放电过程分析，有:
前面说了,漏感储能转移到箱位电容器中,根据能量守恒:
式中:ipk为lk释能给c的电流峰值，将式(1)、(3)和式(4)代入式(5)，得:
综合式 (3) 可得到:
电阻功率选取依据:
至此,rcd中,r和c的参数基本说清楚了.
二极管的选择:
最后是选择 rcd箱位电路的阻断二极管，通常选择不能用快速反向恢复二极管，不然振荡严重！
额定电流至少为开关管实际工作电流峰值一半，额定电压需要不低于直流母线电压.
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