开关电源的元件选择
开关电源电感选型计算
开关电源电感选型计算开关电源电感是一种重要的元件，用于存储能量和滤波。
正确选择合适的电感对于开关电源的性能和稳定性至关重要。
我们需要确定电感的额定电流。
额定电流是指电感所能承受的最大电流。
一般来说，电感的额定电流应大于电路中最大负载电流的1.2倍，以保证电感的正常工作。
接下来，我们需要确定电感的工作频率范围。
开关电源工作频率一般在几十kHz到几MHz之间，不同的工作频率需要选择不同的电感。
然后，我们需要根据开关电源的输出功率来确定电感的大小。
电感的大小决定了开关电源的输出电流波形的平滑程度。
一般来说，输出功率越大，电感的大小也应越大。
开关电源电感的电感值还应满足以下要求：1. 电感的直流电阻应尽可能小，以减小功率损耗；2. 电感的铁芯材料应具有较高的饱和磁感应强度和较低的磁滞损耗；3. 电感的铁芯材料应具有较低的温升和较高的工作温度范围。
根据以上要求，我们可以计算出电感的具体数值。
计算方法如下：1. 首先，根据开关电源的输出功率和工作频率，确定电感的工作电流。
工作电流一般为输出功率除以输出电压；2. 然后，根据电感的工作电流和额定电流的比值，确定电感的安全系数。
安全系数一般为1.2到1.5之间；3. 接下来，根据电感的安全系数和工作电流，计算出电感的额定电流；4. 根据电感的额定电流和工作频率，确定电感的工作电感值。
工作电感值一般为额定电流除以工作频率。
我们还需要注意一些其他因素来选择合适的电感。
例如，开关电源的尺寸和重量限制，以及成本因素等。
开关电源电感的选型计算方法包括确定额定电流、工作频率范围，根据输出功率确定电感大小，并考虑电感的直流电阻、铁芯材料特性和安全系数等。
选择合适的电感对于确保开关电源的性能和稳定性至关重要。
开关电源设计的各种元器件介绍及作用
开关电源设计的各种元器件介绍及作用设计并不是如想象中那么简单，特别是对刚接触开关电源研发的人来说，它的外围就很复杂，其中使用的元器件种类繁多，性能各异。
要想设计出性能高的开关电源就必须弄懂弄通开关电源中各元器件的类型及主要功能。
本文将总结出这部分知识。
开关电源外围电路中使用的元器件种类繁多，性能各异，大致可分为通用元器件、特种元器件两大类。
开关电源中通用元器件的类型及主要功能如下：一、电阻器1. 取样电阻—构成输出电压的取样电路，将取样电压送至反馈电路。
2. 均压电阻—在开关电源的对称直流输入电路中起到均压作用，亦称平衡电阻。
3. 分压电阻—构成电阻分压器。
4. 泄放电阻—断电时可将电磁干扰(EMI)滤波器中电容器存储的电荷泄放掉。
5. 限流电阻—起限流保护作用，如用作稳压管、光耦合器及输入滤波电容的限流电阻。
6. 电流检测电阻—与过电流保护电路配套使用，用于限制开关电源的输出电流极限。
7. 分流电阻—给电流提供旁路。
8. 负载电阻—开关电源的负载电阻(含等效负载电阻)。
9. 最小负载电阻—为维持开关电源正常工作所需要的最小负载电阻，可避免因负载开路而导致输出电压过高。
10. 假负载—在测试开关电源性能指标时临时接的负载(如电阻丝、水泥电阻)。
11. 滤波电阻—用作LC型滤波器、RC型滤波器、π型滤波器中的滤波电阻。
12. 偏置电阻—给开关电源的控制端提供偏压，或用来稳定晶体管的工作点。
13. 保护电阻—常用于RC型吸收回路或VD、R、C型钳位保护电路中。
14. 频率补偿电阻—例如构成误差放大器的RC型频率补偿网络。
15. 阻尼电阻—防止电路中出现谐振。
二、电容器1. 滤波电容—构成输入滤波器、输出滤波器等。
2. 耦合电容—亦称隔直电容，其作用时隔断直流信号，只让交流信号通过。
3. 退藕电容—例如电源退藕电容，可防止产生自激振荡。
4. 软启动电容—构成软启动电路，在软启动过程中使输出电压和输出电流缓慢地建立起来。
开关电源元器件选型—反激变压器
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匝比的计算 次级线圈的计算 辅助绕组线圈的计算 反推验证 气隙的计算 关为什么要开气隙？ 于反激变压器的气隙 反激变换器中，变压器起着电感和变压器的双重作用，因而变压器磁芯处于直流 偏磁状态，为防磁饱和因此要加入气隙。 防止磁芯饱和不仅只有开气隙一种方法，另外一种是增加磁心的体积；不过通常 设计时空间已经限制了磁芯的大小，所以实际设计中开气隙的方法应用的比较多； 这两种方法都可以使磁心的磁滞回线变得 扁平 ，这样对于相同的直流偏压，就 降低了工作磁通的密度。
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变压器的线径选择
变压器的线径计算是有规定的，特别是反激式电源变压器更应该注意？ 自然冷却时 ，强迫冷风时 。 在不同的频率下选取 也是不同的，在 以下时，一般为 ，在 以上时，一般为 。
C ! 4! 4D EF ! 4! 4EF
变压器的绕制方法
为了减少漏感，目前最好的、工艺最简单的绕制方法是初次级交错绕法也就是大家常说 的三明治绕法。
开关电源元器件选型
开关电源元器件选型A:反激式变换器:1.MOS管:Id=2Po/Vin; Vdss=1.5Vin(max)2.整流:Vr>Vin+(Ns/Np)*Vin(max); If≧Iout 一般取Vr=8Vout3.缺点:就是输出纹波较大,故不能做大功率(一般≦150W),所以输出电容的容量要大.4.优点:输入电压范围较宽(一般可做到全电压范围90Vac-264Vac),电路简单.5.最佳控制方法:应选择电流型IC幷采用电流型控制.B:正激式变换器:6.MOS管:Id=1.5Po/Vin; Vdss=2Vin(max)7.整流:Vr>Vin+(Ns/Np)*Vin(max); If≧Iout 一般取Vr=3Vout8.缺点:成本上升,如要全电压得加PFC,电路稍比反激复杂.9.优点:纹丝小,功率可做到0~200W.10.最佳控制方法:应选择电流型IC幷采用电流型控制.C:推挽式变换器:11.MOS管: Id=1.2Po/Vin; Vdss=2Vin(max)12.整流:Vr>Vin+(Ns/Np)*Vin(max); If≧Iout 一般取Vr=2Vout13.缺点: 成本上升,如要全电压得加PFC,电路稍复杂.不太合适离线式.14.优点: 功率可做到100W~1000W.DC-DC用此电路很好!15.最佳控制方法:应选择电流型IC幷采用电流型控制.D:半桥式变换器:16.MOS管: Id=1.5Po/Vin; Vdss=Vin(max)17.整流: Vr>Vin+(Ns/Np)*Vin(max); If≧Iout 一般取Vr=2Vout18.缺点: 成本上升,如要全电压得加PFC,电路稍复杂.19.优点: 功率可做到100W~500W.20.最佳控制方法:应选择电流型IC幷采用电流型控制.E:全桥式变换器:21.MOS管: Id=1.2Po/Vin; Vdss=Vin(max)22.整流: Vr>Vin+(Ns/Np)*Vin(max); If≧Iout 一般取Vr=2Vout23.缺点: 成本上升,如要全电压得加PFC,电路稍复杂.24.优点: 功率可做到400W~2000W以上.25.最佳控制方法:应选择电流型IC幷采用电流型控制.拟定:胡成才2005-1-13。
开关电源原理图各元件功能详解
电源原理图--每个元器件的功能详解!▽FS1:由变压器计算得到Iin值以此Iin值（0.42A）可知使用公司共享料2A/250V , 设计时亦须考虑Pin（max）时的Iin是否会超过保险丝的额定值。
TR1（热敏电网）：电源启动的瞬间，由于C1（一次侧滤波电容）短路，导致Iin电流很大，虽然时间很短暂，但亦可能对Power产生伤害，所以必须在滤波电容之前加装一个热敏电阻，以限制开机瞬间Iin在Spec之内（115V/30A，230V/60A），但因热敏电阻亦会消耗功率，所以不可放太大的阻值（否则会影响效率），一般使用5。
-10。
热敏，若C1电容使用较大的值，则必须考虑将热敏电阻的阻值变大（一般使用在大瓦数的Power上）。
VDR1（突波吸收器）:当雷极发生时，可能会损坏零件，进而影响Power的正常动作，所以必须在靠AC输入端（Fuse之后），加上突波吸收器来保护Power（一般常用07D471K），但若有价格上的考虑，可先忽略不装。
CY1 , CY2(Y-Cap):Y-Cap 一般可分为Y1及Y2电容，若AC Input有FG（3 Pin）一般使用Y2- Cap，AC Input若为2Pin（只有L，N）一般使用Y1-Cap，Y1与Y2的差异，除了价格外（Y1较昂贵），绝缘等级及耐压亦不同（Y1称为双重绝缘，绝缘耐压约为Y2的两倍，且在电容的本体上会有〃回〃符号或注明Y1），此电路蛭蟹G所以使用Y2-Cap , Y-Cap会影响EMI特性，一般而言越大越好，但须考虑漏电及价格问题，漏电（Leakage Current ）必须符合安规须求（3Pin公司标准为750uA max）。
CXl（X-Cap）、RX1:X-Cap为防制EMI零件，EMI可分为Conduction及Radiation两部分，Conduction 规范一般可分为：FCC Part 15J Class B 、CISPR 22（EN55022） Class B两种,FCC测试频率在450K〜30MHz , CISPR 22测试频率在150K〜30MHz , Conduction可在厂内以频谱分析仪验证，Radiation则必须到实验室验证，X-Cap 一般对低频段（150K〜数M之间）的EMI防制有效，一般而言X-C叩愈大，EMI防制效果愈好（但价格愈高），若X-C叩在0.22uf以上（包含0.22uf），安规规定必须要有泄放电阻（RX1，一般为1.2MQ 1/4W）。
开关电源保险丝的选择与计算
开关电源保险丝的选择与计算摘要：I.引言- 介绍开关电源保险丝的概念与作用II.开关电源保险丝的选择- 电流额定值的确定- 电压额定值的确定- 熔断特性的选择III.开关电源保险丝的计算- 电流计算- 电压计算- 熔断时间计算IV.结论- 总结开关电源保险丝的选择与计算方法正文：开关电源保险丝是一种用于保护电路的安全元件，当电路中的电流超过其额定电流时，保险丝会熔断，切断电路，从而防止电路过载和短路，保护电器设备和人身安全。
在开关电源中，保险丝的选择与计算尤为重要，以下将详细介绍开关电源保险丝的选择与计算方法。
首先，我们需要选择合适的电流额定值。
电流额定值应略大于开关电源的最大正常运行电流，以确保在正常工作条件下保险丝不会熔断。
同时，电流额定值应小于或等于开关电源的最大过载电流，以保证在短时间内过载情况下保险丝能迅速熔断。
其次，选择合适的电压额定值。
电压额定值应略大于开关电源的最大输入电压，以防止因电压波动导致的保险丝熔断。
同时，电压额定值应小于或等于开关电源的最大输出电压，以确保在正常工作条件下保险丝不会因电压过高而熔断。
最后，选择合适的熔断特性。
根据电路的特性和对熔断速度的要求，选择快速熔断、慢速熔断或延时熔断等不同类型的保险丝。
在选择合适的保险丝后，我们可以根据保险丝的额定电流、额定电压和熔断特性进行计算。
首先，进行电流计算。
根据开关电源的最大正常运行电流和最大过载电流，计算出所需的电流额定值。
其次，进行电压计算。
根据开关电源的最大输入电压和最大输出电压，计算出所需的电压额定值。
最后，进行熔断时间计算。
根据电路的工作频率和保险丝的熔断特性，计算出保险丝在过载或短路情况下的熔断时间。
总之，开关电源保险丝的选择与计算涉及到电流额定值、电压额定值和熔断特性的选择，以及电流、电压和熔断时间的计算。
开关电源mos管耐压选型原则
开关电源mos管耐压选型原则开关电源是现代电子设备中常用的一种电源形式，它通过不断开关电流来实现稳定的输出电压。
而MOS管是实现开关电源的核心元件之一，所以如何选型合适的MOS管对于开关电源的性能是非常重要的。
下面我们将介绍开关电源MOS管耐压选型的原则。
首先，耐压是选型MOS管时的一个重要指标。
耐压是指MOS管能够承受的最大电压。
在开关电源中，输入电压经过变压器和整流电路的处理后，会转化为直流电压并供给给MOS管。
所以选型时要根据开关电源的输入电压来确定MOS管的耐压等级，以确保MOS管能够正常工作并具有较高的安全性。
其次，功率损耗也是选型MOS管时需要考虑的因素之一。
在开关电源中，MOS管会频繁地开关，开关的过程中会有一定的功率损耗。
因此，在选型MOS管时，需要根据开关电源的设计功率来确定MOS管的额定功率，以确保MOS管能够承受开关过程中的功率损耗，并保持良好的热稳定性。
另外，导通电阻也是MOS管选型的重要指标之一。
导通电阻是指MOS管在导通状态下的电阻大小。
导通电阻直接影响到MOS管的电流承载能力和开关速度。
一般而言，导通电阻越小，MOS管的电流承载能力越强，开关速度也越快。
因此，在选型时需要考虑开关电源的负载电流和开关速度的要求，并选择具有合适导通电阻的MOS管。
此外，过压保护也是选型时需要考虑的因素之一。
过压保护是指当开关电源的输出电压超出设定范围时，MOS管能够及时切断电流，保护其他电子元件不受损坏。
因此，在选型时需要选择具有过压保护功能的MOS管，以提高开关电源的安全性和稳定性。
综上所述，开关电源MOS管耐压选型的原则主要包括耐压、功率损耗、导通电阻和过压保护等方面。
在具体选型时，需要根据开关电源的输入电压、设计功率、负载电流、开关速度和过压保护等要求，选择具有合适参数的MOS管，以确保开关电源的正常工作和稳定性。
如何为开关电源选择合适的电感完整版
如何为开关电源选择合适的电感中心议题：电感的特点降压型开关电源的电感选择升压型开关电源的电感选择解决方案：计算降压型开关电源的电感值计算升压型开关电源的电感值电感是开关电源中常用的元件,由于它的电流、电压相位不同,所以理论上损耗为零;电感常为储能元件,也常与电容一起用在输入滤波和输出滤波电路上,用来平滑电流;电感也被称为扼流圈,特点是流过其上的电流有“很大的惯性”;换句话说,由于磁通连续特性,电感上的电流必须是连续的,否则将会产生很大的电压尖峰;电感为磁性元件,自然有磁饱和的问题;有的应用允许电感饱和,有的应用允许电感从一定电流值开始进入饱和,也有的应用不允许电感出现饱和,这要求在具体线路中进行区分;大多数情况下,电感工作在“线性区”,此时电感值为一常数,不随着端电压与电流而变化;但是,开关电源存在一个不可忽视的问题,即电感的绕线将导致两个分布参数或寄生参数,一个是不可避免的绕线电阻,另一个是与绕制工艺、材料有关的分布式杂散电容;杂散电容在低频时影响不大,但随频率的提高而渐显出来,当频率高到某个值以上时,电感也许变成电容特性了;如果将杂散电容“集中”为一个电容,则从电感的等效电路可以看出在某一频率后所呈现的电容特性;当分析电感在线路中的工作状况或者绘制电压电流波形图时,不妨考虑下面几个特点：1.当电感L中有电流I流过时,电感储存的能量为：E＝0.5×L×I212.在一个开关周期中,电感电流的变化纹波电流峰峰值与电感两端电压的关系为：V＝L×di/dt2由此可看出,纹波电流的大小跟电感值有关;3.就像电容有充、放电电流一样,电感器也有充、放电电压过程;电容上的电压与电流的积分安·秒成正比,电感上的电流与电压的积分伏·秒成正比;只要电感电压变化,电流变化率di/dt也将变化；正向电压使电流线性上升,反向电压使电流线性下降;计算出正确的电感值对选用合适的电感和输出电容以获得最小的输出电压纹波而言非常重要;从图1可以看出,流过开关电源电感器的电流由交流和直流两种分量组成,因为交流分量具有较高的频率,所以它会通过输出电容流入地,产生相应的输出纹波电压dv=di×RESR;这个纹波电压应尽可能低,以免影响电源系统的正常操作,一般要求峰峰值为10mV~500mV;纹波电流的大小同样会影响电感器和输出电容的尺寸,纹波电流一般设定为最大输出电流的10%~30%,因此对降压型电源来说,流过电感的电流峰值比电源输出电流大5%~15%;降压型开关电源的电感选择为降压型开关电源选择电感器时,需要确定最大输入电压、输出电压、电源开关频率、最大纹波电流、占空比;下面以图2为例说明降压型开关电源电感值的计算,首先假设开关频率为300kHz、输入电压范围12V±10%、输出电流为1A、最大纹波电流300mA;最大输入电压值为13.2V,对应的占空比为：D＝Vo/Vi＝5/13.2＝0.3793其中,Vo为输出电压、Vi为输出电压;当开关管导通时,电感器上的电压为：V＝Vi－Vo＝8.2V4当开关管关断时,电感器上的电压为：V＝-Vo－Vd＝-5.3V5dt＝D/F6把公式2/3/6代入公式2得出：升压型开关电源的电感选择对于升压型开关电源的电感值计算,除了占空比与电感电压的关系式有所改变外,其它过程跟降压型开关电源的计算方式一样;以图3为例进行计算,假设开关频率为300kHz、输入电压范围5V±10%、输出电流为500mA、效率为80%,则最大纹波电流为450mA,对应的占空比为：D＝1－Vi/Vo＝1－5.5/12＝0.5427D=1-23.76/36=34%当开关管导通时,电感器上的电压为：V＝Vi＝5.5V823.76当开关管关断时,电感器上的电压为：V＝Vo＋Vd－Vi＝6.8V912.54把公式6/7/8代入公式2得出：359uH最大纹波电流为0.542的情况下161.568uH最大纹波电流为1A的情况下请注意,升压电源与降压电源不同,前者的负载电流并不是一直由电感电流提供;当开关管导通时,电感电流经过开关管流入地,而负载电流由输出电容提供,因此输出电容必须有足够大的储能容量来提供这一期间负载所需的电流;但在开关管关断期间,流经电感的电流除了提供给负载,还给输出电容充电;一般而言,电感值变大,输出纹波会变小,但电源的动态响应也会相应变差,所以电感值的选取可以根据电路的具体应用要求来调整以达到最理想效果;开关频率的提高可以让电感值变小,从而让电感的物理尺寸变小,节省电路板空间,因此目前的开关电源有往高频发展的趋势,以适应电子产品的体积越来越小的要求。
开关电源常用元器件
开关电源常用元器件开关电源是一种将交流电转化为稳定直流电的电子设备，它常用于各种电子设备中，如计算机、电视机、手机等。
开关电源的工作原理是通过开关管的开关动作，将输入交流电转换成高频脉冲信号，再通过滤波电路将其变成稳定的直流电输出。
在开关电源中，常用的元器件有变压器、整流器、滤波电容、稳压器等。
我们来介绍一下变压器。
变压器是开关电源中必不可少的元器件之一，它起到了将输入电压变换为所需输出电压的作用。
变压器的工作原理是利用电磁感应的原理，通过输入线圈和输出线圈之间的磁耦合作用，实现电压的变换。
在开关电源中，变压器一般采用高频变压器，其特点是体积小、重量轻、效率高。
接下来，我们来介绍一下整流器。
整流器是开关电源中的另一个重要元器件，它起到了将交流电转换为直流电的作用。
整流器的工作原理是利用二极管的单向导电特性，将交流电信号转换为单向的直流电信号。
在开关电源中，常用的整流电路有半波整流电路和全波整流电路。
半波整流电路只能利用交流电信号的一半周期，而全波整流电路则能够利用交流电信号的整个周期，因此全波整流电路的输出电压更为稳定。
除了变压器和整流器，滤波电容也是开关电源中常用的元器件之一。
滤波电容通过存储电荷和释放电荷的方式，平滑输出电压，减小电压的纹波。
在开关电源中，滤波电容一般放置在整流器的输出端，起到了滤波的作用。
滤波电容的容值越大，滤波效果越好，输出电压的纹波越小。
稳压器也是开关电源中不可或缺的元器件之一。
稳压器的作用是将滤波之后的直流电压稳定在所需的输出电压。
稳压器可以分为线性稳压器和开关稳压器两种。
线性稳压器的工作原理是通过调整电阻的方式来稳定输出电压，但效率较低。
而开关稳压器则是通过开关管的开关动作来实现稳压，具有高效率和稳定性好的特点。
开关电源常用的元器件包括变压器、整流器、滤波电容和稳压器。
通过它们的协同工作，开关电源能够将输入的交流电转换为稳定的直流电输出。
这些元器件各自有着不同的工作原理和特点，但它们在开关电源中的作用都是不可或缺的。
开关电源保险的选型
5:上节根据功率算出了保险电流用多大，那么是不是就取这么大呢？ 答： 10W小功率算出的电流是0.3A，实际上我们还要考虑雷击浪涌，每个行业过雷击标准
不一样有过1000的也有过10000的，灯具行业是室内过1-2KV，室外过4000V以上。 假设雷击残压到LN时还有2000V残压 压敏是不是瞬间就短路了，如果选择的电流过 小就会烧掉保险，雷击残压到LN时不知道会是多少V，只能根据经验值去选取， 过1000V雷击用2A250保险，过2000V用3.15A250V, 过4000V用3.15-5A/250V ，，根据 库存，价格去选取，，用实验来验证即可。
7:前面根据功率，雷击估算了保险电阻大小，除此外还要考虑整流后电解大小，也就是开机浪涌电流
答： 是的，开机瞬间，由于电解电容电压不能突变，为0V，相当于是短路,整个电路，相当于 只串接了一个热敏电阻。。保险丝是一个阻值特别小的电阻，电阻的热量公式是Q=I平方 *R*时间，当热量达到一定程度是，保险也就烧断了，保险丝其实是热断的。 由于保险丝的阻值特别小，比如0.005，那么算出来的Q就非常小，所以就引出保险的另外 一个参数 I平方T 单位是A^2S,，如下图
1，为什么开关电源要加保险？
市电 220V
保险
后级电路
答：当电源出现故障，短路时，若无保险，容易发生火灾，所以在市电， 进入电源时第一个元件必须是保险。
2，保险是有电流和电压两个常规参数，比如2A250V,那么电压参数如何理解？
市电 220V
烧断 保险
后级电路
答：电压参数其实在电源正常时是用不到的，保险两端的电压为0，，在故障时才用的到 看上图蓝线模拟后级短路，保险烧断,保险内断头两端的电压为市电，市电电压220V 有效值，，若选用的保险电压比输入电压小，就会出线烧断后继续打火花现象， 这是不安全也是不被允许的。
开关电源磁性元件磁心选择的计算
开关电源磁性元件磁心选择的计算-AP值法1前言开关电源以其体积小，重量轻，效率高，控制灵活可靠等优点成为现代广泛应用的电力变换装置。
开关电源磁性元件，如开关变压器和谐振电感等，是开关电源的核心组成部分之一。
设计合理、可靠的磁性元件，是设计性能优良的开关电源的基础。
所谓合理、可靠的磁性元件，就是在满足元件功能的情况下，能够长期安全工作，温升在允许的范围内，而且体积小，重量轻，材料节省。
磁性元件设计的关键，是选取合理的磁心。
因为磁性元件的主要部分就是磁心和线圈，一旦磁心确定，线圈也就基本确定了。
只有选取了适当的磁心，才能设计出合理、可靠的磁性元件。
选取磁心的算法有多种，如查表法[1]、磁心结构常数法（Y值法）[2]等。
而AP 法是理论比较严密，磁心参数查找比较便利的一种方法。
2选择开关电源磁性元件磁心的材料、结构和必备的计算参数2.1材料变压器磁心选用高磁导率软磁材料制造，以减少磁滞损耗与磁心体积，提高励磁效率。
几种常用磁心材料的磁导率和适用频率范围可以用图1[3]粗略描述。
从图中可以看出，适用于开关电源工作频率段的磁心材料主要有铁氧体、铁粉磁心等。
其中，尤以Mn-Zn铁氧体综合特性最好，因此使用最广泛。
2.2铁氧体磁心结构和应用铁氧体磁心已经形成系列标准结构与尺寸，规格品种繁多，常用的铁氧体磁心结构和形状有EE型、ETD（EC）型、EI型、U型、罐型、环型等，外形结构如图2。
1）EE型特点：窗口大，散热好；结构规则，便于组合使用。
缺点是电磁屏蔽性能差、干扰大。
适用：较大功率开关电源变压器、电感，驱动变压器，脉冲变压器；2）ETD（EC）型特点：窗口大，散热好；磁心截面积大，绕线匝数少，长度短，漏感小，铜损小。
适用：较大功率开关电源变压器、电感，扼流圈，更适合高频使用。
3）EI型特点：与EE相似。
适用：开关电源变压器，驱动变压器，脉冲变压器。
4）U型磁心特点：窗口面积大，适用于大功率型变压器或高压型变压器。
开关电源各磁性元器件的分布参数
开关电源各磁性元器件的分布参数开关电源是一种能够将电源输入的直流电转换为经过开关管开关调制后的高频方波电流输出的电源。
开关电源中常使用到的磁性元器件包括变压器、电感器、磁环和补偿电感等。
本文将分别介绍这些磁性元器件的分布参数，包括互感系数、漏感系数、品质因数和饱和电感等。
1.变压器：变压器是开关电源中最常见的磁性元器件之一，其主要用于实现电压变换、隔离和电流控制等功能。
变压器的互感系数（k）是衡量一组线圈中能够转移能量的比例，k的范围通常在0.8到1之间。
当变压器的一端开路时，另一端的电流不能完全传导到另一线圈，形成了漏感。
漏感系数（k_m）是分析变压器性能的重要参数，其数值范围一般在0.03到0.3之间。
同时，变压器的品质因数（Q）是描述其在工作频率下的能量传输效率的指标，其数值越大，表示能量传输越高效。
2.电感器：电感器是通过感应磁场来储存和释放电能的元件。
开关电源中使用到的电感器主要包括电感线圈、磁环和电感峰值等。
电感线圈的主要参数是饱和电感（L_s）和功率损耗（R_s）。
饱和电感是在给定电流下，电感线圈中储存的能量的最大值。
功率损耗是电感器在工作时由于电阻而产生的能量损耗。
磁环是一种通过改变线圈的电流来调整电感器参数的设备。
3.磁环：磁环是用于储存和调整磁场能量的一种磁性材料。
在开关电源中，磁环主要用于调整电感器的感应能量。
磁环的厚度、面积和抗磁饱和能力等是影响其性能的重要参数。
4.补偿电感：开关电源中的补偿电感用于实现对电源端电感的变化进行补偿，从而提高系统的稳定性和效率。
补偿电感的主要参数是补偿比（R_c），它是补偿电感的导磁性能与电源端电感的比值。
当补偿比为1时，表示补偿电感和电源端电感的导磁性能相等。
综上所述，开关电源中的磁性元器件包括变压器、电感器、磁环和补偿电感等，它们都具有不同的分布参数。
了解和掌握这些分布参数有助于正确选择磁性元器件，优化开关电源的性能和效率。
开关电源芯片选型
开关电源芯片选型开关电源芯片是一种将交流电转换为直流电的关键元件，广泛应用于电子设备和工业控制系统中。
选择适合的开关电源芯片对于电路性能的稳定性和效率至关重要。
在选型时，需要考虑以下几个方面的因素。
首先，功率需求是选型的基础。
开关电源芯片的功率输出范围从几瓦到数百瓦不等，需要根据实际需求选择适合的功率范围。
如果功率需求较小，可以选择集成度较高的线性稳压芯片；如果功率需求较大，需要选择功率转换效率较高且适合高功率的开关电源芯片。
其次，输入电压范围也是选型的重要考虑因素。
不同的应用场景具有不同的输入电压范围，有些是固定电压输入，有些是宽电压输入。
对于固定电压输入的场景，可以选择适用于该固定输入电压的芯片；而对于宽电压输入场景，需要选择电源芯片具有宽高输入电压范围的特点。
接下来是输出电压和电流的要求。
根据具体应用中的需求，选择输出电压和电流范围合适的电源芯片。
有些芯片可以通过外部元件进行调整，而有些芯片则需要根据实际情况选择恰当的型号。
此外，选型时还需要考虑芯片的性能参数，如转换效率、纹波电压、线性度等。
转换效率是指电源芯片将输入电能转换成输出电能的效率，一般来说，转换效率越高，能量损耗越小，反之亦然。
纹波电压是指输出直流电中的交流成分，一般情况下，纹波电压越小，输出电压的稳定性越好。
线性度则是指输出电压与输入信号之间的线性关系，线性度越好，输出电压的准确性和稳定性也越高。
最后，还需要考虑芯片的安全性和可靠性。
开关电源芯片一般具有过电流保护、过热保护和短路保护等功能，能够保护电路和电源芯片的安全性。
此外，选择来自知名品牌的芯片和有良好信誉的供应商，可以提高电源芯片的可靠性和稳定性。
综上所述，开关电源芯片选型需要考虑功率需求、输入电压范围、输出电压和电流要求、性能参数以及安全性和可靠性等因素。
只有充分的了解和考虑这些因素，才能选择到合适的开关电源芯片，以满足实际应用的需求。
开关电源各个元器件设计
很全的开关电源各个元器件--计算/选型开关电源元器件选型—保险丝第一个安规元件—保险管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、0.98 PF值开关电源元器件选型—热敏电阻NTC的作用NTC是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。
利用这一特性，在电路的输入端串联一个负温度系数热敏电阻增加线路的阻抗，这样就可以有效的抑制开机时产生的浪涌电压形成的浪涌电流。
当电路进入稳态工作时，由于线路中持续工作电流引起的NTC发热，使得电阻器的电阻值变得很小，对线路造成的影响可以完全忽略。
NTC的选择公式对上面的公式解释如下：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. 开关电源元器件选型—压敏电阻压敏电阻的作用1、压敏电阻是一种限压型保护器件。
利用压敏电阻的非线性特性，当过电压出现在压敏电阻的两极间，压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的保护。
2、主要作用：过电压保护、防雷、抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、高压灭弧、消噪、保护半导体元器件等。
3、主要参数有：压敏电压、通流容量、结电容、响应时间等。
4、压敏电阻的响应时间为ns级，比空气放电管快，比TVS管（瞬间抑制二极管）稍慢一些，一般情况下用于电子电路的过电压保护其响应速度可以满足要求。
开关电源变压器设计与材料选择
I out
漏磁通存储的磁场能量
Vout
E B2 dV
B2 dV B2 dV
V
Vcore core
Vwin air
一般情况下， core 10n 本相当
所以可以简略认为
ELk
B2
dV
Vwin air
air H 2dV
Vwin
漏感的估算
AP 2932.8 4117.8 7305.4 10143 13604.5 24899.7 41800
铁心规格 RM10/I RM12/I RM14/I RM4/I RM5/I RM6S/I RM7/I RM8/I
变压器
m
Vin
Lk
I out Vout
跟据法拉第定律:
d Vin dt (Np (m Lk ))
Vout
d dt
(Ns (m ))
m Lk
Vout n Ns
Vin
Np
变压器电流关系
楞次定律---变压器的电流关系
楞次定律 导体
变化磁场
变化磁场在闭合回路中 产生的感生电流
i
描述:闭合回路中感应电流的方向，总是 使得它所激发的磁场来”阻碍”引起感应 电流的磁通量的变化
不同特性的铁氧体材质
常规的低频材料
飞磁的常规,高饱,低温和高温低频材料
常规的高频材料
高温 高饱
低温
常规3C96
TDK低频宽温材料PC95对比
选择磁心的形状
常用铁心形状A
EE
ER,EC,ETD
EFD PQ
RM
形状分 类
特点
适用情况
EE,ER,E C,ETD
常规铁心,价格低 廉,窗口面积大, 大功率时易作安 规.
开关电源保险丝选择
开关电源保险丝选择
按额定电流的1.2-1.5倍来选择，电子元件线路应择快速保险。
保险丝有额定电压、电流的要求。
额定电压是指其灭弧能力，正常工作时其两端可以认为没有电压的（很小），但如果其被烧断后就有输入电压加在上面，此时保险丝不能跳火，这就是额定电压的概念。
额定电流是指它保证寿命的正常电流。
除此之外，保险丝还有一个参数，I2t，是指引起保险丝融化的能量，但这是一个短时间的概念，不是长时间的，在很短的时间内，如10mS，保险丝的热量是基本上传不出去的，只有在它上面消耗掉，达到I2t的值就会融化。
从这个参数看到，时间越短，允许的电流就越大。
开关电源主要元器件选用(1)
高增益，存储时间不受限制，不会热击穿。
2021/4/9
2
MOS管主要工作特性（缺点）
导通电阻（Rds(on)）较大，具有正温度系数， 用在大电流开关状态时，导通损耗较大；
开启门限驱动电压较高（一般2~4V）； P沟道MOS管耐压还不是很高，很难找到与N
2021/4/9
1
MOS管主要工作特性（优点）
其工作频率可以达20KHz以上，有的甚至可以达到 100KHz~200KHz~2MHz，从而可以选用小型化的磁 性元件和电感；
是一种电压控制元件，驱动电路设计比较简单；
MOS管中大都集成有阻尼二极管，而三极管区没有 这个阻尼二极管；
体积小、重量轻；
图1中R2：
为加速MOS关断。
在设计MOS管的电路时，因MOS管的栅极G的电压 大都为20~30V，所以要加保护（如稳压二极管）。
2021/4/9
8
TL431内部结构图
其内部电路图为：
2021/4/9
9
皮肌炎图片——皮肌炎的症状表现
皮肌炎是一种引起皮肤、肌肉、 心、肺、肾等多脏器严重损害的， 全身性疾病，而且不少患者同时 伴有恶性肿瘤。它的1症状表现如 下：
其它具体参数请参考课本34页。
2021/4/9
16
PC817光耦应用框图
2021/4/9
17
PC817光耦详解
二极管正向电流IF生成一个光源，使光敏三极管产生一集电 极电流IC供给负载电阻RL；
光敏二极管共有三个重要参数：
1）二极管正向电流IF； 2）二极管正向压降VF； 3）输入电压Vin；
沟道配对的“图腾柱”输出。
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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
一、电容器的基本原理
结构 ：电容器的基本结构是
• 可变电阻：功率注意限制电流；电位器 可靠性差。 • 限流电阻：限制启动电容充电电流－采 用线绕电阻； • NTC，PTC－限流和温度补偿 • 降压电阻：贴片电阻－注意电压定额， 和最大电阻值<1MΩ－一般PCB上最大电 阻值。
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） 。
容量标注在外壳上，测试条件为25C，>1μF 测试频率为 120Hz， 1μF >C>1nF 测试频率为1kHz
16
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。
电阻标称值按10进对数分割，根据公差不同分为E48，E24 ，E12和E6等。公差为1%，5%，10%和20% 等。以5%为 例，E24的标称值为
1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.8, 2.0, 2.2, 2.4, 2.7, 3.0, 3.3, 3.9, 4.3, 4.7, 5.1, 5.6, 6.2, 6.8, 7.5, 8.2, 9.1 3
23
如果是反激类电感（反激变换器变压器，Boost， Buck/Buck，Cuk等电感）电容电流有很大的峰 值电流。除了按峰值电流选取电容IOFp×Resr＝ ΔUpp 外，还应检查电容交流有效值不应当超过 限值。 例如电感电流是断续模式(Ip2＝5A－峰值电流),允 许纹波： ΔUpp＝100 mV，选择电容量
电容损耗：P
I 2 RESR
Tm Ta T Rth P
I－纹波电流有效值（A）; 绝缘介质决定了最高温度Tm，环境温度Ta决定温升 ΔT。而电容器的体积决定了散热面积，即决定了热 阻，因此给定电容的允许损耗也就确定了。不同电容 的ESR不同，各种电容允许的稳态电流有效值也不同。 超过电容的温升，将引起电容寿命大大缩短或爆裂。
开关电源中元件选择
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
Байду номын сангаас
电阻器 (1)-基本知识
• 定义：R＝U/I • 电阻器类型：
l l R A A
碳质电阻，碳膜电阻，金属化电阻，金属氧化膜 电阻，贴片电阻，线绕电阻，温度电阻（NTC， PTC），取样电阻，压敏电阻等. • 电阻值与公差电阻值与公差
20
三、电容类型和应用场合
3.1 极性电容－电解电容－铝电解，钽电解和
铌电解电容
1. 铝电解电容－一般电解电容指铝电解电容 结构：纯铝阳极电极板一面电极，一面阳极化生成氧化铝 介质，为了增加面积，增加电容量极板氧化成多孔结构。 电解液与阴极电气相连。（化成电压135~200%额定电压） 温度范围：－25℃～85℃，－40℃～85℃，－55℃～ 85℃，－40℃～105℃，－55℃～105℃和－55℃～ 125℃等等 工作寿命：ESR增加30% ，或电容量减少到80%判定电 容寿命终止。温度上限的工作时间为工作寿命。如2k 小时，5k小时或10k小时等。
C
A 0 r A
ε
d d ＝ 0 r
r A r A 6 8.85 10 F 36d d
-12 -9 =8.85 × 10 F/m(1 × 10 /36π ) 0
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
13
表1 一些材料的相对介电常数 材料 ε r 材料 ε r 空气 1.0 橡胶 2.7 蒸馏水 8.0 云母 6~7.5 腊纸 4.3 玻璃 5.5~8 矿物油 2.2 陶瓷 5.8 尼龙 3.55 氧化铝 7.5~10 聚酯薄膜 3.1 导热硅脂 3.9~4.3 人造云母 5.2 聚四氟乙烯 1.8~2.2
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%。
26
设计计算参数表
• 举例：输出功率为100W，变换器效率为85%，变换器
由220V/50Hz交流电源供电，经桥式整流，电容滤波，给 DC/DC变换器供电，变换器允许输入纹波电压峰峰值为 30V，选择输入滤波电容。
解： k (U p 30) / U p 0.90 P i P o / 100 / 0.85 118 查得α＝2.119,γ＝0.0076 得到电容 C P μF o 2.119 118 250 电容电流有效值 I ac C 0.0076 250 1.9 A
C
I p 65 U pp
5 65 3250μF 0.1
断续(Ip－峰值电流) ，DR＝TR/T=0.5：
TR
I ac I p
2 DR DR 0.5 0.25 5 1.6A 3 4 3 4
24
反激连续，D＝0.5,
连续(Ia－中值电流) ：
Ia
I p Ia I / 2
Z
1F ，用1kHz。C（F），DF（％）
f
18
各种电容引线结构典型ESL
• SMT元件典型值在2~8nH。径向 引线型(插入式）电容在10nH～ 30nH，螺旋端子电容20~50nH， 轴向引线型低于200nH。
容芯卷绕大，平叠小。
19
4. 纹波电流和dv/dt定额
电容温升是ESR损耗引起的。为了保证电容的寿 命,电容规定了允许纹波电流值，而有些电容规 定了电压变化率，即dV/dt,一般用V/μs表示。决 定此电容脉冲电流(CdV/dt)能力。
需要的电容量 ：
C
I p 65 U pp
μF
连续交流电流有效值应当小于所选电容允许 电流有效值：
I I a D(1 D) Ic
反激输出纹波尖刺问题
25
工频整流电容滤波电容选择
• 能量关系
Po Po C Po 2 2 2 2 f (U p U L ) fU p (1 k )
22
按开关电源允许输出纹波电压ΔUpp和纹波 电流Δ I（Buck类LC滤波通常为负载电流 的20%）选择电容量。 例：Buck类LC滤波输出电流为20A,允许纹 波纹波电压为100mV。f=50kHz .选择电解 电容。 解：纹波电流为0.2Io=0.2×20=4A。因为 ΔUpp＝ Δ IRESR＝ 4×65×10-6/C ,则需要C＝ 4×65×10-6/0.1=2600μF。 如果不考虑ESR，按照此容量计算纹波电 压为ΔUpp＝ Δ IT/2C ＝ 4×20×10-6/(2×2600×10-6）=15.4mV 按实际ESR计算纹波
Uip UL
1 2 fU p (1 k 2 )
k= UL/Up；
1
Ii
Ii
t
脉冲宽度 t cos k
2 f
2 I I 2 tf (2 tf ) C 流过电容的交流有效值 ac cp • 输出接开关电源，输入电流有效值为Isw，电容电 流总有效值 2 2
I AC I ac I sw
17
3. ESR、ESL和损耗系数
电容等效电路：C，ESR，ESL和RS
1 Z jLESL RESR jC
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。 RS：泄漏电阻，一般很大 损耗系数：容量>1F，用120Hz；<
DF RESR R C tan ESR 10000 1000 C 10000
6
电阻(5)-电阻的使用
• 取样电阻 电压取样：至少1个采用10kΩ，同类电阻， 如果要求输出电压精度高，应当选择高精 度。 电流取样：无感电阻－双线反绕线绕电阻 ，四端电阻；分流器，康铜丝，金属化电 阻多个并联。PCB铜皮线（过流检测） 35μm
l R 0.5 mΩ d
7
电阻(6)-电阻的使用电阻
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寿命降额：阿亨纽斯（Arrhenius）定律，容 芯温度减少10℃ ，寿命增加1倍。电压超 过额定电压也要降额。但额定工作电压最 大不应大于电容定额的电压。 ESR与纹波电流：电解电容的温升是ResrI2引 起的。开关电源中输出纹波电压主要是 ESR引起的。而I为纹波电流的有效值。 ESR：20kHz以上，一般ESR与其容量的乘积 为RESRC＝50~80×10-6(s)。
5
电阻(4)-电阻的使用
• 普通负载电阻 功率：选择额定功率比实际电路功率大1倍。 直流负载： P=U2/R 开关电路：P=DU2/R或P=I2R 缓冲电路： P=fCU2
电压：只用额定电压一半 数值和公差:一般要求不严格，由电路决定，防失控 电阻（最大电阻值）。
定时电阻：精度高，温度系数小。（选大电 阻）
9
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10×80V＝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。 10 • 避雷