1雷擊浪涌的起因
1）雷擊（主要模擬間接雷）：例如，雷電擊中戶外線路，有大量電流流進(jìn)外部線路或接地電阻，因而產(chǎn)生的干擾電壓；又如，間接雷擊（如云層間或云層內(nèi)的雷擊）在線路上感應(yīng)出的電壓或電流；再如，雷電擊中了鄰近物體，在其四周建立了電磁場(chǎng)，當(dāng)戶外線路穿過(guò)電磁場(chǎng)時(shí)，在線路上感應(yīng)出了電壓和電流；還如，雷電擊中了四周的地面，地電流通過(guò)公共接地系統(tǒng)時(shí)所引進(jìn)的干擾。
（2）切換瞬變：例如，主電源系統(tǒng)切換時(shí)（例如補(bǔ)償電容組的切換）產(chǎn)生的干擾；又如，同一電網(wǎng)中，在靠近設(shè)備四周有一些較大型的開(kāi)關(guān)在跳動(dòng)時(shí)所形成的干擾；再如，切換有諧振線路的晶閘管設(shè)備；還如，各種系統(tǒng)性的故障，例如設(shè)備接地網(wǎng)絡(luò)或接地系統(tǒng)間產(chǎn)生的短路或飛弧故障。
雷擊浪涌發(fā)生后開(kāi)關(guān)電源不能損壞。兩種通常的類型，“雷擊” 和“振鈴” 波。
2雷擊浪涌基本保護(hù)器件介紹
GDT 陶瓷氣體放電管 Gas Discharge Tubes
陶瓷氣體放電管是一由電壓導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)型器件，使用中并聯(lián)在被保護(hù)設(shè)備的線與線或線與地端之間。陶瓷氣體放電管是防雷保護(hù)設(shè)備中應(yīng)用最廣泛的開(kāi)關(guān)器件，浪涌電流大，極間電容低最低1p，絕緣阻值可達(dá)10G，擊穿電壓分散性較。
TVS 瞬態(tài)抑制二極管Thyristor Surge Suppressors
瞬態(tài)抑制二極管是一種限壓型的過(guò)壓保護(hù)器件，以pS 級(jí)的速度把過(guò)高的電壓限制在一個(gè)安全范圍之內(nèi)，從而起到保護(hù)后面電路的作用。
MOV 壓敏電阻Metal Oxide Varistors
壓敏電阻是以氧化鋅為材料燒結(jié)而成的半導(dǎo)體限壓型浪涌器件，它以其優(yōu)異的非線性特性和超強(qiáng)的浪涌吸收能力被廣泛應(yīng)用于電子電路中進(jìn)行保護(hù)。
PTC 自恢復(fù)保險(xiǎn)絲 Positive Thermal Coefficient
自恢復(fù)保險(xiǎn)絲是一種過(guò)流電子保護(hù)元件，采用高分子有機(jī)聚合物在高壓、高溫，反應(yīng)的條件下，攙加導(dǎo)電粒子材料后，經(jīng)過(guò)特殊的工藝加工而成。
ESD/TVS 靜電保護(hù)陣列 ESD/TVS Arrays
靜電保護(hù)陣列具有反應(yīng)速度快，小於0.5nS，導(dǎo)通電壓低，體積小、集成度高能同時(shí)實(shí)現(xiàn)多條資料線保護(hù)，電容值較低，可達(dá)0.3pF，是理想的高頻保護(hù)器件。
GGD 玻璃放電管 Glass Gas Discharge Tubes
玻璃放電管是一種抑制異常高壓脈沖、保護(hù)低壓電路免受瞬間高壓破壞的一種過(guò)壓保護(hù)器件。它是利用微隙放電的原理，并利用半導(dǎo)體芯片的激活作用研制而成的引導(dǎo)性保護(hù)組件，具有響應(yīng)速度快、耐沖擊、性能穩(wěn)定、重復(fù)性好和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
3雷擊浪涌的測(cè)試項(xiàng)目以及PCB layout需要注意的。
雷擊的測(cè)試項(xiàng)目主要針對(duì)電源火線(L),地線(N),安全地(E)進(jìn)行不同組合測(cè)試主要測(cè)試項(xiàng)目有四種(L→E , N→E, L&N→E, L→N), 一般設(shè)計(jì)考慮上分為共模(Common Mode)與差模(Differential mode)兩大類,
A. L→E , N→E, L&N→E 測(cè)試屬于共模(Common Mode)
B. L→N 測(cè)試屬于差模(Differential mode)
以下是做雷擊測(cè)試時(shí)Common Mode 和Differential mode 的路徑如下圖所示
圖
共模的雷擊對(duì)策: (Common Mode)
共模雷擊能量泄放路徑,(參考上圖綠線) ,首先考慮跨初、次級(jí)會(huì)因安全距離不足而造成其雷擊跳火或組件損壞的路徑有那些?(變壓器 /光耦合器 /Y-Cap)針對(duì)這三個(gè)組件選擇與設(shè)計(jì)考慮如下:
1. 變壓器:
因變壓器橫跨于初、次級(jí)組件, 依照工作電壓有不同的安規(guī)距離要求, 一般采
用Class B 的等級(jí), 零件本身初次級(jí)需通過(guò)Hi-POT 3000Vac , 需特別注意腳距離與鐵心的距離以及繞組每層膠帶數(shù)量是否符合絕緣強(qiáng)度。
2. 光耦合器:
組件本身的距離需符合安規(guī)的要求, layout 時(shí)零件下方不可有Trace 避免距離
不足的問(wèn)題。
3. Y-Cap:
本身的特性是高頻低阻抗的組件,當(dāng)共模雷擊測(cè)試時(shí),能量會(huì)快速通過(guò)Y-Cap
所擺放的路徑, 因此layout 布局時(shí)半導(dǎo)體組件(PWM IC , TL431, OP…) GND
trace 應(yīng)避開(kāi)Y Cap 雷擊能量泄放路徑, 以避免成零件的損壞
差模的雷擊對(duì)策: (Differential）
雷擊能量流經(jīng)的路徑主要在橋式整流器前的L 和N 回路, 主要對(duì)策如下: Varistor(MOV) 或 Spark Gap(雷擊管)吸收 等組件吸收并抑制能量流入power supply 內(nèi)部。
1. Thermistor (NTC) :串接于L or N 的路徑上,會(huì)增加回路的阻抗值,進(jìn)而降低進(jìn)入Power supply 的電流能量。
2.MOV(Metal Oxide Varistor ) :金屬氧化物或突波吸收器, 使用上并聯(lián)于L 和N 上,組件本身為一個(gè)高阻抗的組件,在一般的情形下并不會(huì)有損耗產(chǎn)生,只有稍許的漏電流,當(dāng)瞬間的雷擊高電位進(jìn)入電源輸入端且超過(guò)MOV 的崩潰電壓,此時(shí)產(chǎn)生抑制電壓的動(dòng)作,而讓瞬間上升電流流經(jīng)MOV 本身進(jìn)行能量吸收,降低雷擊的能量進(jìn)入Power Supply 本身。
3. Spark Gap or Gas Discharge Tube : 使用上并聯(lián)于Common Choke 同一次側(cè)的兩端,針對(duì)雷擊所產(chǎn)生的動(dòng)作保護(hù)原理當(dāng)瞬間的高電位在Common Choke 兩端超過(guò)其額定的電壓時(shí)會(huì)激發(fā)惰性氣體, 此時(shí)Spark Gap 會(huì)產(chǎn)生電弧放電,將突波的能量抑制下來(lái),不讓大量的能量進(jìn)入Power Supply ,
4. 在layout 上規(guī)劃出鋸齒狀的銅箔形式,兩端距離約1mm,當(dāng)Common Choke 兩端的壓差太大時(shí),產(chǎn)生尖端放電的現(xiàn)象,將能量進(jìn)而宣泄。
除了上述設(shè)計(jì)上所應(yīng)注意的地方之外, Layout 上如何達(dá)到對(duì)電擊的防制亦是重要一環(huán)。
1.地線(Ground) 的處理,如下圖所示
A. 一次側(cè)的部分,Ground 的layout 順序大電容的Ground →Current
sensor→Y-Cap→一次側(cè)變壓器輔助繞組Vcc 電容的Ground→PWM IC 外圍
組件的ground →PWM IC 的ground 。
B. 二次側(cè)的部分:1. TL431 的地接至第二級(jí)輸出電容的地。
C. 二次側(cè)Y-cap 的出腳接至二次側(cè)變壓器的ground 。
2. 正端高壓部分的處理, 如下圖所示。
A. L,N 兩線距離2.5mm 以上及與E 的距離在4mm 以上。
B. 高壓的銅箔與低壓的銅箔安全距離在1.5mm 以上。
C. 一、二次側(cè)的距離在6mm 以上。
4. PWM IC layout 的注意事項(xiàng) ,因PWM IC 相較于其它的組件而言是屬于比較脆弱且易損傷的組件, ,舉例在一般的PWM IC 都會(huì)定義每支腳位所能承受的最大電位及負(fù)向電壓如下圖所示,所以一開(kāi)始layout 其組件的擺置相形重要。
1.Vcc 的電解電容及陶瓷電容。
2.Cs pin 的陶瓷電容。
3.CT pin 的陶瓷電容。
4.COMP pin 的陶瓷電容。
5.以上電容都要盡量要靠近IC,以防止瞬間電壓進(jìn)入PWM IC(尤其是負(fù)電壓)。再來(lái)
6.就Ground 的處理, 首先將PWM IC 之 CT / CS / COMP 所有GND 接在一起后,單點(diǎn)
7.進(jìn)入IC GND,再接至Vcc 電解/陶瓷電容的Ground 最后再接至輔助繞組的Ground。
對(duì)于layout ground 的部分用實(shí)例來(lái)解釋 如下圖所示, Ground 的layout 準(zhǔn)則
1. Current sense 電阻直接回到大電容的地。
2.由大電容的地先到變壓器的地再到輔助繞組 Vcc 電解電容的地。
3. 由輔助繞組 Vcc 電解電容再分出去給光耦合器的地及IC 外圍陶瓷電容的地,最后接到PWM IC 的地。
4典型的雷擊測(cè)試和對(duì)策以及小技巧
下面是一個(gè)典型的規(guī)格: (1.2uS / 50uS)
– 沒(méi)有誤動(dòng)作: 4 kV / 12 Ω共模, 2kV/ 2 Ω 差模
– 可以交流重啟（關(guān)機(jī)，短時(shí)間不工作）: 6kV / 12 Ω 共模, 4kV / 2Ω差模
– 更高雷擊電壓時(shí)，不能出現(xiàn)安規(guī)問(wèn)題
● 雷擊有兩種模式：差模雷擊和共模雷擊
● 雷擊的峰值電壓是規(guī)定的，在kV級(jí)別
● 輸入阻抗也是規(guī)定的，或者有時(shí)規(guī)定輸入短路電流
– 例如： 6 kV / 12 Ω = 500A
● 連續(xù)的雷擊脈沖和重置時(shí)間又非常短造成損害比較大:
– 一個(gè)非常短的重置時(shí)間如： 15s 或1分鐘, 使其很難通過(guò)測(cè)試， 原因?yàn)閴好綦娮韬推渌牟糠譀](méi)時(shí)間把溫度降下來(lái)!
差模雷擊
差模雷擊是高電壓加在L和N線之間.
電流從L線流入從N線流出
共模雷擊（1）
當(dāng)開(kāi)關(guān)在接右位置，電壓加在L線和大地線上(雷擊發(fā)生器上顯示“L1/PE”).
當(dāng)開(kāi)關(guān)在接左位置，電壓加在N線和大地線上(雷擊發(fā)生器上顯示“L2/PE”).
上面兩個(gè)實(shí)際上是在電源產(chǎn)品上產(chǎn)生共模和差模電流電流。
共模雷擊（2）
當(dāng)雷擊發(fā)生器設(shè)定為“L1, L2 / PE”, 開(kāi)關(guān)同時(shí)接到兩線上。這是唯一真的共模雷擊測(cè)試設(shè)定。如果客戶簡(jiǎn)單說(shuō)共模雷擊指的就這個(gè)設(shè)定.
系統(tǒng)只有兩線輸入，輸出有懸空(不接大地), 共模雷擊是沒(méi)有意義的! (很容易通過(guò)測(cè)試, 只要輸出真的懸空)
雷擊會(huì)產(chǎn)生什么損壞?
差模雷擊產(chǎn)生高的差模電流能導(dǎo)致輸入大電容的電壓升高，而損壞輸入大電解電容和開(kāi)關(guān)管的漏極。
共模雷擊會(huì)產(chǎn)生非常高的共模電壓，共模電壓能造成電弧放電。電弧放電發(fā)生會(huì)產(chǎn)生一個(gè)非常高的高頻的電流。如果沒(méi)有電弧放電發(fā)生，電流比較小，只有寄生電容Cparasitic * dv/dt.
當(dāng)發(fā)生一個(gè)電弧放電，會(huì)得到一個(gè)非常高的峰值高頻電流，高頻電流產(chǎn)生噪聲能耦合進(jìn)入低壓電路導(dǎo)致誤動(dòng)作。
雷擊的損壞：
– 非常高的共模電壓能導(dǎo)致跨接在初級(jí)和次級(jí)間的Y電容損壞。
– 非常高的差模電壓導(dǎo)致輸入回路產(chǎn)生過(guò)高的電壓和過(guò)大的電流，損壞輸入端的元器件（保險(xiǎn)絲，輸入整流橋，X電容，壓敏電阻，開(kāi)關(guān)管）。
振鈴的損壞：
– 高頻電流能導(dǎo)致在漏極上產(chǎn)生不安全的高壓。
– 高頻電流能導(dǎo)致不安全的高壓振鈴，可以損壞像肖特基二極管等器
件。
雷擊電流在電路中是怎么流的？
差模雷擊電流在電路中的流向（CLC結(jié)構(gòu)）
從上面電路圖來(lái)看，大部分的差模電流通過(guò)C1和C2
– C1 和C2 的電壓將迅速升高，導(dǎo)致漏極電壓過(guò)高。
– 要想漏極在輸入電容電壓升高時(shí)不損壞，需要加入輸入的過(guò)壓保護(hù)線路，在輸入電壓高一定值，停止開(kāi)關(guān)，漏極電壓就會(huì)降低，就像TOP系列都有輸入過(guò)壓保護(hù)線路
– 降低輸入大電容的值，也同時(shí)降低了成本.
RT1上的損耗是非常大的，輸入電容相當(dāng)短路，所有的壓降在RT1上，電流非常大： V * I * t = 能量---- 可能會(huì)失效。保險(xiǎn)絲也是如此。D1可以看到非常高的電壓---- 如果整流二極管損壞是因?yàn)殡妷哼^(guò)高，那加RC是非常有幫助（在PIN1和PIN2，PIN3和PIN4間接電容, 不需要安規(guī)電容）C30 將看到高電壓. X電容具體KV級(jí)別的雷擊電壓。
如果在C30處并聯(lián)一個(gè)壓敏電阻
– 可以保護(hù)整流橋和輸入電容
– 通過(guò)保險(xiǎn)絲和RT1的峰值電流會(huì)增大
● 如果保險(xiǎn)絲燒斷，考慮更大的保險(xiǎn)絲(更高的I2f)，但不要使用“電路保護(hù)保險(xiǎn)絲”
● 任何額外串聯(lián)阻抗將減少峰值電流，
– 高阻值的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻RT1
– 輸入共模電感
– 輸入差模電感
● 如果因?yàn)椴钅＠讚綦娏魈笤斐傻氖Вū热纾罕ｋU(xiǎn)絲，RT1），可以外加一個(gè)差模電感來(lái)減少峰值電流
● 注意：有些電感非常容易飽和，電感從流過(guò)它的電流中存儲(chǔ)大量的能量，然后可能因?yàn)獒尫拍芰慨a(chǎn)生高壓而引發(fā)電弧放電或者燒毀電感（所以電感在布線時(shí)需要加放電針）。
差模雷擊電流在電路中的流向（普通結(jié)構(gòu)）
當(dāng)電路中沒(méi)有C1
– 共模電感L1要承受更高的電壓和更多的電流
– 多槽的共模電感對(duì)繞組電弧放電有更多的阻抗
● 注意：有些電感器會(huì)非常飽和，從電流中存儲(chǔ)大量的能量，然后可能因?yàn)獒尫拍芰慨a(chǎn)生高壓而引發(fā)電弧放電或者燒毀電感。
● MOV壓敏電阻:
– 壓敏電阻的直徑大小是其吸收能量的指標(biāo)
– 記住壓敏電阻是一個(gè)電壓箝位----如圖：壓敏電阻會(huì)增加在他左邊的器件上的峰值電流
– 例如：在X電容上并聯(lián)一個(gè)壓敏電阻，保險(xiǎn)絲和RT1上的雷擊電流會(huì)增大。
差模雷擊電流在電路中的流向（電容等效電感）
有時(shí)在大的電解電容上的短時(shí)間尖峰電壓（因?yàn)殡娙莸牡刃Т?lián)電感ESL和引腳電感造成的）, 損壞漏極.
解決的辦法：在輸入電解電容靠近開(kāi)關(guān)管和變壓器處并聯(lián)一個(gè)高頻的旁路電容，縮小回路面積會(huì)有幫助的。
共模雷擊電流在電路中的流向----輸出接大地
手機(jī)，路由器，機(jī)頂盒等其他應(yīng)用，其輸出接天線或者外接線的電源設(shè)備，需要按上圖測(cè)試?yán)讚艏釉谳斎攵撕洼敵龆?
● 電壓加在電源的輸入端和輸出端上
● 注意：在左邊，雷擊加在L和N線上(“L1,L2 / PE”)
雷擊電流會(huì)流經(jīng)B+和B-銅皮
● 盡管事實(shí)是共模雷擊，你也能看到差模的影響
– 因?yàn)長(zhǎng)和N線上的阻抗并非完全相同（電流分流器概念）
● Y電容跨接初次級(jí)，必需要承受高電壓(雷擊電壓在kV)
● 隔離層將看到高壓經(jīng)過(guò)：
– 光耦器(圖上沒(méi)有，實(shí)際應(yīng)用中都會(huì)有光耦)
– 從變壓器來(lái)看，次級(jí)繞組和初級(jí)繞組
– 從變壓器來(lái)看，次級(jí)繞組和輔助繞組
共模和差模電流結(jié)合（L1/PE, L2/PE）
如果你設(shè)定雷擊發(fā)生器為“L1/PE” 或“L2/PE”，共模和差模電流結(jié)合的效果
● 這個(gè)不是普通規(guī)格
● 將得到同樣的共模電流流向
● 此外輸入大電容的電壓迅速上升和其他的一些差模電流效果
電流流向----共模雷擊電壓加在輸出端
在比較差的電路圖中，電流流過(guò)變壓器耦合電容（初級(jí)和次級(jí)耦合電容）和Y電容，電流流過(guò)C腳的電容地和IC的地之間的連線，連線上有雜散電感，造成電壓下降，將顯示在C腳電壓上（共模阻抗耦合）
串聯(lián)一個(gè)電阻在光耦的反射極(TOP-GX)
電流流向：穿過(guò)光耦的雜散電容流入初級(jí)
● 能注入一個(gè)非常大的電流造成C腳誤動(dòng)作，損壞或者鎖?。ê捅簦?br /> ● 在光耦連接到C腳串聯(lián)一個(gè)300 ?電阻減少電流脈沖
共模雷擊電流流向---3線輸入
如果雷擊有加但沒(méi)有穿過(guò)電源, (e.g. 輸出不接地），然后只有Y電容要耐壓。
● 如果L和N線阻抗不平衡，就會(huì)產(chǎn)生差模電流
● Y電容要有KV級(jí)別雷擊電壓
有時(shí)，必須結(jié)合測(cè)試把雷擊發(fā)生器的地線接到交流接頭上的大地端子上和輸出共模.
● 必須分開(kāi)兩種都測(cè)試
● 一些電源有金屬底架，和有的在內(nèi)部有接地線，接到AC端子的接地線上
● 必須考慮雷擊是怎樣進(jìn)入客戶系統(tǒng)
● 舉例,如果系統(tǒng)有金屬底架，和這金屬底架是接地的，必須試著把底架的接地點(diǎn)接到雷擊發(fā)生器的地
附加小技巧
修理和預(yù)防任何的電弧放電。因?yàn)殡娀》烹妼?dǎo)致大的高頻電流流。
● 增加空間距離或者在PCB上開(kāi)槽。
● 一旦發(fā)生電弧放電，會(huì)在銅皮的上留下痕跡，這個(gè)地方很容易再次發(fā)生電弧放電地方。因此需要改善這個(gè)地方
● 如果壓敏電阻容易炸裂開(kāi)，可以在壓敏電阻上加熱縮套管。壓敏電阻放在離保險(xiǎn)絲比較遠(yuǎn)的地方。
● 不能把壓敏電阻加在保險(xiǎn)絲前，如果這樣做了違背了安規(guī)
雷擊需要考慮下面問(wèn)題:
– 哪兒的電壓變形？
– 電流流向哪兒？(電弧放電會(huì)產(chǎn)生非常高的電流)
– 記?。汗材＠讚魰?huì)產(chǎn)生差模雷擊的效果
– 控制IC的低壓腳，思考一下“共模阻抗在哪里使高頻電流造成問(wèn)
題？”
記住共模阻抗噪聲耦合
● 能加阻抗減少峰值電流?
– 例如，共模電感，差模電感，或者電阻串聯(lián)在光耦器上----但是記
住這些器件都會(huì)電弧穿越，如果要加，需要小心
● 能箝住高壓?jiǎn)?？用壓敏電阻，電容，或者穩(wěn)壓管?
壓敏電阻的正確接法
LED 驅(qū)動(dòng)電源雷擊浪涌保護(hù)設(shè)計(jì)( 電源沒(méi)有接地的情況）
常見(jiàn)的保護(hù)方法是在AC 輸入端先串一個(gè)熔斷型保險(xiǎn)絲（fuse）做過(guò)電流的保護(hù)，然后在兩線L-N 之間并聯(lián)壓敏電阻（MOV）可以有效地抑制差模出現(xiàn)的異常過(guò)電壓，起到對(duì)后級(jí)電路的保護(hù)。
根據(jù)壓敏電阻失效特性基本上為短路情況，考慮壓敏電阻失效短路后如果前端保險(xiǎn)絲未能及時(shí)斷開(kāi)電路，可能導(dǎo)致壓敏電阻過(guò)熱而燒壞，為了防止這種情況發(fā)生，我們可在壓敏電阻上串接一個(gè)溫度保險(xiǎn)絲（T-fuse），以便壓敏電阻失效短路后能及時(shí)將壓敏電阻從電中斷開(kāi)，避免造成不必要的損失。
這里我們也可以用陶瓷氣體放電管（GDT）來(lái)替代溫度保險(xiǎn)絲，分別使用兩種器件的不同在于采用放電管后浪涌沖擊時(shí)，殘余電壓會(huì)更高，而浪涌通流能力會(huì)增強(qiáng)。
LED 驅(qū)動(dòng)電源雷擊浪涌保護(hù)設(shè)計(jì)( 電源有接地情況）
戶外的LED 路燈驅(qū)動(dòng)電源都有嚴(yán)格的雷擊浪涌試驗(yàn)要求（如差模、共模6KV/3KA)，常見(jiàn)的防雷浪涌保護(hù)方案是：分別在L-N 兩線之間以及L/N-PE 兩線分別對(duì)地采用壓敏電阻(MOV) 來(lái)吸收差模和共模出現(xiàn)的異常浪涌，保護(hù)后級(jí)電路。
由于線對(duì)地間的浪涌能力要求比較高，壓敏電阻的浪涌能力與其尺寸基本成正比。而且如果所接大地不干凈，常有異常浪涌出現(xiàn)的話會(huì)導(dǎo)致接地的壓敏電阻加速老化，從而影響產(chǎn)品的使用壽命，因此我們會(huì)在與地相連的壓敏電阻上串陶瓷氣體放電管，以便杜絕壓敏電阻的漏電流，提高保護(hù)電壓防止壓敏電阻過(guò)快老化，延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命。
雷擊浪涌要求較高時(shí)，相應(yīng)壓敏電阻殘壓較高，如果后級(jí)整流橋或場(chǎng)效應(yīng)管耐壓較低時(shí)，有可能導(dǎo)致整流橋或MOSFET 失效，則可采用差模兩極防護(hù)即在整流橋后再加一個(gè)壓敏電阻或共模電感上并聯(lián)放電管進(jìn)一步抑制過(guò)電壓的沖擊。
路燈電源除了雷擊浪涌的測(cè)試要求外一般還有絕緣耐壓（Hi-Pot）的測(cè)試要求（如線對(duì)地耐壓1500VAC或以上，漏電流小于5MA，持續(xù)時(shí)間60S 等），我們的解決方案是將放電管選擇到3000V 或以上電壓, 既滿足將耐壓的測(cè)試要求，同時(shí)也滿足6KV 以上浪涌電壓的雷擊試驗(yàn)。
關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，也見(jiàn)到過(guò)有人在電源網(wǎng)論壇發(fā)過(guò)貼。功率管的功耗分成兩部分，開(kāi)關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗。要注意，大多數(shù)場(chǎng)合特別是LED市電驅(qū)動(dòng)應(yīng)用，開(kāi)關(guān)損害要遠(yuǎn)大于導(dǎo)通損耗。開(kāi)關(guān)損耗與功率管的cgd和cgs以及芯片的驅(qū)動(dòng)能力和工作頻率有關(guān)，所以要解決功率管的發(fā)熱可以從以下幾個(gè)方面解決：A、不能片面根據(jù)導(dǎo)通電阻大小來(lái)選擇MOS功率管，因?yàn)閮?nèi)阻越小，cgs和cgd電容越大。
如1N60的cgs為250pF左右，2N60的cgs為350pF左右，5N60的cgs為1200pF左右，差別太大了，選擇功率管時(shí)，夠用就可以了。B、剩下的就是頻率和芯片驅(qū)動(dòng)能力了，這里只談?lì)l率的影響。頻率與導(dǎo)通損耗也成正比，所以功率管發(fā)熱時(shí)，首先要想想是不是頻率選擇的有點(diǎn)高。想辦法降低頻率吧!不過(guò)要注意，當(dāng)頻率降低時(shí)，為了得到相同的負(fù)載能力，峰值電流必然要變大或者電感也變大，這都有可能導(dǎo)致電感進(jìn)入飽和區(qū)域。如果電感飽和電流夠大，可以考慮將CCM(連續(xù)電流模式)改變成DCM(非連續(xù)電流模式)，這樣就需要增加一個(gè)負(fù)載電容了。
3、工作頻率降頻
這個(gè)也是用戶在調(diào)試過(guò)程中比較常見(jiàn)的現(xiàn)象，降頻主要由兩個(gè)方面導(dǎo)致。輸入電壓和負(fù)載電壓的比例小、系統(tǒng)干擾大。對(duì)于前者，注意不要將負(fù)載電壓設(shè)置的太高，雖然負(fù)載電壓高，效率會(huì)高點(diǎn)。對(duì)于后者，可以嘗試以下幾個(gè)方面：a、將最小電流設(shè)置的再小點(diǎn);b、布線干凈點(diǎn)，特別是sense這個(gè)關(guān)鍵路徑;c、將電感選擇的小點(diǎn)或者選用閉合磁路的電感;d、加RC低通濾波吧，這個(gè)影響有點(diǎn)不好，C的一致性不好，偏差有點(diǎn)大，不過(guò)對(duì)于照明來(lái)說(shuō)應(yīng)該夠了。無(wú)論如何降頻沒(méi)有好處，只有壞處，所以一定要解決。
4、電感或者變壓器的選擇
終于談到重點(diǎn)了，我還沒(méi)有入門(mén)，只能瞎說(shuō)點(diǎn)飽和的影響了。很多用戶反應(yīng)，相同的驅(qū)動(dòng)電路，用a生產(chǎn)的電感沒(méi)有問(wèn)題，用b生產(chǎn)的電感電流就變小了。遇到這種情況，要看看電感電流波形。有的工程師沒(méi)有注意到這個(gè)現(xiàn)象，直接調(diào)節(jié)sense電阻或者工作頻率達(dá)到需要的電流，這樣做可能會(huì)嚴(yán)重影響LED的使用壽命。所以說(shuō)，在設(shè)計(jì)前，合理的計(jì)算是必須的，如果理論計(jì)算的參數(shù)和調(diào)試參數(shù)差的有點(diǎn)遠(yuǎn)，要考慮是否降頻和變壓器是否飽和。變壓器飽和時(shí)，L會(huì)變小，導(dǎo)致傳輸delay引起的峰值電流增量急劇上升，那么LED的峰值電流也跟著增加。在平均電流不變的前提下，只能看著光衰了。
5、LED電流大小
大家都知道LEDripple過(guò)大的話，LED壽命會(huì)受到影響，影響有多大，也沒(méi)見(jiàn)過(guò)哪個(gè)專家說(shuō)過(guò)。以前問(wèn)過(guò)LED廠這個(gè)數(shù)據(jù)，他們說(shuō)30%以內(nèi)都可以接受，不過(guò)后來(lái)沒(méi)有經(jīng)過(guò)驗(yàn)證。建議還是盡量控制小點(diǎn)。如果散熱解決的不好的話，LED一定要降額使用。也希望有專家能給個(gè)具體指標(biāo)，要不然影響LED的推廣。
整流輸出全橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源
江蘇昆山招聘電源工程師、LAYOUT工程師等工程師......
(連載44)整流輸出全橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源
(連載01)開(kāi)關(guān)電源的基本工作原理
(連載02)串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源輸出電壓濾波電路
(連載03)串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感的計(jì)算
(連載04)串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容的計(jì)算(2)
(連載05)反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開(kāi)關(guān)電源
(連載06)反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能電感的計(jì)算
(連載07)反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容的計(jì)算
(連載08)并聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源的工作原理
(連載09)并聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源輸出電壓濾波電路
(連載10)并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能電感的計(jì)算
(連載11)單激式變壓器開(kāi)關(guān)電源
(連載12)單激式變壓器開(kāi)關(guān)電源工作原理
(連載13)正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源
(連載14)正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)缺點(diǎn)
(連載15)正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源電路參數(shù)的計(jì)算
(連載16)正激式開(kāi)關(guān)電源變壓器參數(shù)的計(jì)算
(連載17)正激式開(kāi)關(guān)電源變壓器初、次級(jí)線圈匝數(shù)比的計(jì)算
(連載18)反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源part1
(連載19)反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源part2
(連載20)開(kāi)關(guān)電源電路的過(guò)渡過(guò)程part1
(連載21)開(kāi)關(guān)電源電路的過(guò)渡過(guò)程part2
(連載22)反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源電路參數(shù)計(jì)算
(連載23)反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器參數(shù)的計(jì)算
(連載24)反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器初級(jí)線圈電感量的計(jì)算
(連載25)反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)缺點(diǎn)
(連載26)雙激式變壓器開(kāi)關(guān)電源part1
(連載27)雙激式變壓器開(kāi)關(guān)電源part2
(連載28)整流輸出推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源
(連載29)推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感、電容參數(shù)的計(jì)算
(連載30)推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容參數(shù)的計(jì)算
(連載31)推挽式開(kāi)關(guān)電源變壓器參數(shù)的計(jì)算
(連載32)推挽式開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)缺點(diǎn)
(連載33)半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源
(連載34)交流輸出半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源part1
(連載35)交流輸出半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源part2
(連載36)交流輸出單電容半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源part1
(連載37)交流輸出單電容半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源part2
(連載38)單電容半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源輸出電壓
(連載39)整流輸出半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源
(連載40)半橋式開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感、電容參數(shù)的計(jì)算
(連載41)半橋式開(kāi)關(guān)電源變壓器參數(shù)的計(jì)算
(連載42)半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)缺點(diǎn)
(連載43)全橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源
1-8-3-2．整流輸出全橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源
圖1-48是全波整流輸出全橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源工作原理圖；圖1-49是輸出電壓可調(diào)的全橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源工作原理圖。
整流輸出全橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源的工作原理與整流輸出推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源以及整流輸出半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源的工作原理是非常接近的，只是變壓器的激勵(lì)方式與工作電源的接入方式有點(diǎn)不同。關(guān)于圖1-48和圖1-49等開(kāi)關(guān)電源的詳細(xì)工作原理，以及變壓器、儲(chǔ)能濾波原器件參數(shù)的計(jì)算，請(qǐng)自己參考前面有關(guān)章節(jié)內(nèi)容的分析，這里不再準(zhǔn)備贅述。
全橋式開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感、電容參數(shù)的計(jì)算主要是針對(duì)如圖1-49輸出電壓可調(diào)的全橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源中的儲(chǔ)能濾波電感、電容參數(shù)選擇進(jìn)行計(jì)算。實(shí)際上，圖1-49輸出電壓可調(diào)的全橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源中的儲(chǔ)能濾波電感、電容參數(shù)選擇方法，與圖1-33輸出電壓可調(diào)的推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源的儲(chǔ)能濾波電感、電容參數(shù)選擇方法是基本相同的，因此，這里只列出計(jì)算儲(chǔ)能濾波電感、電容參數(shù)的公式，對(duì)于詳細(xì)分析請(qǐng)參考《1-8-1-3．推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感、電容參數(shù)的計(jì)算》章節(jié)的內(nèi)容。
A)全橋式開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感參數(shù)的計(jì)算
根據(jù)前面分析，以及由圖1-35可以看出，輸出電壓可調(diào)的推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源的兩個(gè)控制開(kāi)關(guān)K1、K2的占空比必須小于0.5，開(kāi)關(guān)電源電源才能正常工作；當(dāng)要求輸出電壓可調(diào)范圍為最大時(shí)，占空比最好取值為0.25。此分析結(jié)果對(duì)于全橋式開(kāi)關(guān)電源同樣有效。
當(dāng)兩個(gè)控制開(kāi)關(guān)K1、K2的占空比取值均為0.25時(shí)，輸出電壓可調(diào)的推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源中的儲(chǔ)能濾波電感L以及輸出電壓Uo的計(jì)算由(1-144)和(1-145)式?jīng)Q定，即：
L ≥nUiT/12Io =nUi/12FIo —— D為0.25時(shí) (1-144)
Uo =2nUi/3 —— D為0.25時(shí) (1-145)
上面(1-144)和(1-145)式既是計(jì)算輸出電壓可調(diào)的推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感和濾波輸出電壓的表達(dá)式(D為0.25時(shí))，也是計(jì)算輸出電壓可調(diào)的全橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感和濾波輸出電壓的表達(dá)式(D為0.25時(shí))。式中：Ui為全橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源輸入電壓，Uo為全橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓，T為控制開(kāi)關(guān)的工作周期，F(xiàn)為控制開(kāi)關(guān)的工作頻率，n為開(kāi)關(guān)電源次級(jí)線圈N2繞組與初級(jí)線圈N1繞組的匝數(shù)比。
上面(1-144)和(1-145)式的計(jì)算結(jié)果，只給出了計(jì)算輸出電壓可調(diào)的全橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感L的中間值，或平均值，對(duì)于極端情況可以在平均值的計(jì)算結(jié)果上再乘以一個(gè)大于1的系數(shù)。
B)全橋式開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容參數(shù)的計(jì)算
根據(jù)前面分析，以及由圖1-35可以看出，當(dāng)兩個(gè)控制開(kāi)關(guān)K1、K2的占空比取值均為0.25時(shí)，輸出電壓可調(diào)的推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源中的儲(chǔ)能濾波電容C參數(shù)的計(jì)算由(1-149)式?jīng)Q定，即：
C >Io*T/ 8ΔUP-P —— D為0.25時(shí) (1-149)
(1-149)式中：Io是流過(guò)負(fù)載的電流，T為控制開(kāi)關(guān)K1和K2的工作周期，ΔUP-P為輸出電壓的波紋電壓。波紋電壓ΔUP-P一般都取峰-峰值，所以波紋電壓正好等于電容器充電或放電時(shí)的電壓增量，即：ΔUP-P = 2ΔUc 。
(1-149)式，雖然是計(jì)算輸出電壓可調(diào)的推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容的公式(D = 0.25時(shí))，但對(duì)于輸出電壓可調(diào)的全橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源中的儲(chǔ)能濾波電容的計(jì)算同樣有效。
同理，(1-149)式的計(jì)算結(jié)果，只給出了計(jì)算全橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容C的中間值，或平均值，即控制開(kāi)關(guān)工作于占空比D為0.25時(shí)的情況，對(duì)于極端情況可以在平均值的計(jì)算結(jié)果上再乘以一個(gè)大于1的系數(shù)。
1）雷擊（主要模擬間接雷）：例如，雷電擊中戶外線路，有大量電流流進(jìn)外部線路或接地電阻，因而產(chǎn)生的干擾電壓；又如，間接雷擊（如云層間或云層內(nèi)的雷擊）在線路上感應(yīng)出的電壓或電流；再如，雷電擊中了鄰近物體，在其四周建立了電磁場(chǎng)，當(dāng)戶外線路穿過(guò)電磁場(chǎng)時(shí)，在線路上感應(yīng)出了電壓和電流；還如，雷電擊中了四周的地面，地電流通過(guò)公共接地系統(tǒng)時(shí)所引進(jìn)的干擾。
（2）切換瞬變：例如，主電源系統(tǒng)切換時(shí)（例如補(bǔ)償電容組的切換）產(chǎn)生的干擾；又如，同一電網(wǎng)中，在靠近設(shè)備四周有一些較大型的開(kāi)關(guān)在跳動(dòng)時(shí)所形成的干擾；再如，切換有諧振線路的晶閘管設(shè)備；還如，各種系統(tǒng)性的故障，例如設(shè)備接地網(wǎng)絡(luò)或接地系統(tǒng)間產(chǎn)生的短路或飛弧故障。
雷擊浪涌發(fā)生后開(kāi)關(guān)電源不能損壞。兩種通常的類型，“雷擊” 和“振鈴” 波。
2雷擊浪涌基本保護(hù)器件介紹
GDT 陶瓷氣體放電管 Gas Discharge Tubes
陶瓷氣體放電管是一由電壓導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)型器件，使用中并聯(lián)在被保護(hù)設(shè)備的線與線或線與地端之間。陶瓷氣體放電管是防雷保護(hù)設(shè)備中應(yīng)用最廣泛的開(kāi)關(guān)器件，浪涌電流大，極間電容低最低1p，絕緣阻值可達(dá)10G，擊穿電壓分散性較。
TVS 瞬態(tài)抑制二極管Thyristor Surge Suppressors
瞬態(tài)抑制二極管是一種限壓型的過(guò)壓保護(hù)器件，以pS 級(jí)的速度把過(guò)高的電壓限制在一個(gè)安全范圍之內(nèi)，從而起到保護(hù)后面電路的作用。
MOV 壓敏電阻Metal Oxide Varistors
壓敏電阻是以氧化鋅為材料燒結(jié)而成的半導(dǎo)體限壓型浪涌器件，它以其優(yōu)異的非線性特性和超強(qiáng)的浪涌吸收能力被廣泛應(yīng)用于電子電路中進(jìn)行保護(hù)。
PTC 自恢復(fù)保險(xiǎn)絲 Positive Thermal Coefficient
自恢復(fù)保險(xiǎn)絲是一種過(guò)流電子保護(hù)元件，采用高分子有機(jī)聚合物在高壓、高溫，反應(yīng)的條件下，攙加導(dǎo)電粒子材料后，經(jīng)過(guò)特殊的工藝加工而成。
ESD/TVS 靜電保護(hù)陣列 ESD/TVS Arrays
靜電保護(hù)陣列具有反應(yīng)速度快，小於0.5nS，導(dǎo)通電壓低，體積小、集成度高能同時(shí)實(shí)現(xiàn)多條資料線保護(hù)，電容值較低，可達(dá)0.3pF，是理想的高頻保護(hù)器件。
GGD 玻璃放電管 Glass Gas Discharge Tubes
玻璃放電管是一種抑制異常高壓脈沖、保護(hù)低壓電路免受瞬間高壓破壞的一種過(guò)壓保護(hù)器件。它是利用微隙放電的原理，并利用半導(dǎo)體芯片的激活作用研制而成的引導(dǎo)性保護(hù)組件，具有響應(yīng)速度快、耐沖擊、性能穩(wěn)定、重復(fù)性好和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
3雷擊浪涌的測(cè)試項(xiàng)目以及PCB layout需要注意的。
雷擊的測(cè)試項(xiàng)目主要針對(duì)電源火線(L),地線(N),安全地(E)進(jìn)行不同組合測(cè)試主要測(cè)試項(xiàng)目有四種(L→E , N→E, L&N→E, L→N), 一般設(shè)計(jì)考慮上分為共模(Common Mode)與差模(Differential mode)兩大類,
A. L→E , N→E, L&N→E 測(cè)試屬于共模(Common Mode)
B. L→N 測(cè)試屬于差模(Differential mode)
以下是做雷擊測(cè)試時(shí)Common Mode 和Differential mode 的路徑如下圖所示
圖
共模的雷擊對(duì)策: (Common Mode)
共模雷擊能量泄放路徑,(參考上圖綠線) ,首先考慮跨初、次級(jí)會(huì)因安全距離不足而造成其雷擊跳火或組件損壞的路徑有那些?(變壓器 /光耦合器 /Y-Cap)針對(duì)這三個(gè)組件選擇與設(shè)計(jì)考慮如下:
1. 變壓器:
因變壓器橫跨于初、次級(jí)組件, 依照工作電壓有不同的安規(guī)距離要求, 一般采
用Class B 的等級(jí), 零件本身初次級(jí)需通過(guò)Hi-POT 3000Vac , 需特別注意腳距離與鐵心的距離以及繞組每層膠帶數(shù)量是否符合絕緣強(qiáng)度。
2. 光耦合器:
組件本身的距離需符合安規(guī)的要求, layout 時(shí)零件下方不可有Trace 避免距離
不足的問(wèn)題。
3. Y-Cap:
本身的特性是高頻低阻抗的組件,當(dāng)共模雷擊測(cè)試時(shí),能量會(huì)快速通過(guò)Y-Cap
所擺放的路徑, 因此layout 布局時(shí)半導(dǎo)體組件(PWM IC , TL431, OP…) GND
trace 應(yīng)避開(kāi)Y Cap 雷擊能量泄放路徑, 以避免成零件的損壞
差模的雷擊對(duì)策: (Differential）
雷擊能量流經(jīng)的路徑主要在橋式整流器前的L 和N 回路, 主要對(duì)策如下: Varistor(MOV) 或 Spark Gap(雷擊管)吸收 等組件吸收并抑制能量流入power supply 內(nèi)部。
1. Thermistor (NTC) :串接于L or N 的路徑上,會(huì)增加回路的阻抗值,進(jìn)而降低進(jìn)入Power supply 的電流能量。
2.MOV(Metal Oxide Varistor ) :金屬氧化物或突波吸收器, 使用上并聯(lián)于L 和N 上,組件本身為一個(gè)高阻抗的組件,在一般的情形下并不會(huì)有損耗產(chǎn)生,只有稍許的漏電流,當(dāng)瞬間的雷擊高電位進(jìn)入電源輸入端且超過(guò)MOV 的崩潰電壓,此時(shí)產(chǎn)生抑制電壓的動(dòng)作,而讓瞬間上升電流流經(jīng)MOV 本身進(jìn)行能量吸收,降低雷擊的能量進(jìn)入Power Supply 本身。
3. Spark Gap or Gas Discharge Tube : 使用上并聯(lián)于Common Choke 同一次側(cè)的兩端,針對(duì)雷擊所產(chǎn)生的動(dòng)作保護(hù)原理當(dāng)瞬間的高電位在Common Choke 兩端超過(guò)其額定的電壓時(shí)會(huì)激發(fā)惰性氣體, 此時(shí)Spark Gap 會(huì)產(chǎn)生電弧放電,將突波的能量抑制下來(lái),不讓大量的能量進(jìn)入Power Supply ,
4. 在layout 上規(guī)劃出鋸齒狀的銅箔形式,兩端距離約1mm,當(dāng)Common Choke 兩端的壓差太大時(shí),產(chǎn)生尖端放電的現(xiàn)象,將能量進(jìn)而宣泄。
除了上述設(shè)計(jì)上所應(yīng)注意的地方之外, Layout 上如何達(dá)到對(duì)電擊的防制亦是重要一環(huán)。
1.地線(Ground) 的處理,如下圖所示
A. 一次側(cè)的部分,Ground 的layout 順序大電容的Ground →Current
sensor→Y-Cap→一次側(cè)變壓器輔助繞組Vcc 電容的Ground→PWM IC 外圍
組件的ground →PWM IC 的ground 。
B. 二次側(cè)的部分:1. TL431 的地接至第二級(jí)輸出電容的地。
C. 二次側(cè)Y-cap 的出腳接至二次側(cè)變壓器的ground 。
2. 正端高壓部分的處理, 如下圖所示。
A. L,N 兩線距離2.5mm 以上及與E 的距離在4mm 以上。
B. 高壓的銅箔與低壓的銅箔安全距離在1.5mm 以上。
C. 一、二次側(cè)的距離在6mm 以上。
4. PWM IC layout 的注意事項(xiàng) ,因PWM IC 相較于其它的組件而言是屬于比較脆弱且易損傷的組件, ,舉例在一般的PWM IC 都會(huì)定義每支腳位所能承受的最大電位及負(fù)向電壓如下圖所示,所以一開(kāi)始layout 其組件的擺置相形重要。
1.Vcc 的電解電容及陶瓷電容。
2.Cs pin 的陶瓷電容。
3.CT pin 的陶瓷電容。
4.COMP pin 的陶瓷電容。
5.以上電容都要盡量要靠近IC,以防止瞬間電壓進(jìn)入PWM IC(尤其是負(fù)電壓)。再來(lái)
6.就Ground 的處理, 首先將PWM IC 之 CT / CS / COMP 所有GND 接在一起后,單點(diǎn)
7.進(jìn)入IC GND,再接至Vcc 電解/陶瓷電容的Ground 最后再接至輔助繞組的Ground。
對(duì)于layout ground 的部分用實(shí)例來(lái)解釋 如下圖所示, Ground 的layout 準(zhǔn)則
1. Current sense 電阻直接回到大電容的地。
2.由大電容的地先到變壓器的地再到輔助繞組 Vcc 電解電容的地。
3. 由輔助繞組 Vcc 電解電容再分出去給光耦合器的地及IC 外圍陶瓷電容的地,最后接到PWM IC 的地。
4典型的雷擊測(cè)試和對(duì)策以及小技巧
下面是一個(gè)典型的規(guī)格: (1.2uS / 50uS)
– 沒(méi)有誤動(dòng)作: 4 kV / 12 Ω共模, 2kV/ 2 Ω 差模
– 可以交流重啟（關(guān)機(jī)，短時(shí)間不工作）: 6kV / 12 Ω 共模, 4kV / 2Ω差模
– 更高雷擊電壓時(shí)，不能出現(xiàn)安規(guī)問(wèn)題
● 雷擊有兩種模式：差模雷擊和共模雷擊
● 雷擊的峰值電壓是規(guī)定的，在kV級(jí)別
● 輸入阻抗也是規(guī)定的，或者有時(shí)規(guī)定輸入短路電流
– 例如： 6 kV / 12 Ω = 500A
● 連續(xù)的雷擊脈沖和重置時(shí)間又非常短造成損害比較大:
– 一個(gè)非常短的重置時(shí)間如： 15s 或1分鐘, 使其很難通過(guò)測(cè)試， 原因?yàn)閴好綦娮韬推渌牟糠譀](méi)時(shí)間把溫度降下來(lái)!
差模雷擊
差模雷擊是高電壓加在L和N線之間.
電流從L線流入從N線流出
共模雷擊（1）
當(dāng)開(kāi)關(guān)在接右位置，電壓加在L線和大地線上(雷擊發(fā)生器上顯示“L1/PE”).
當(dāng)開(kāi)關(guān)在接左位置，電壓加在N線和大地線上(雷擊發(fā)生器上顯示“L2/PE”).
上面兩個(gè)實(shí)際上是在電源產(chǎn)品上產(chǎn)生共模和差模電流電流。
共模雷擊（2）
當(dāng)雷擊發(fā)生器設(shè)定為“L1, L2 / PE”, 開(kāi)關(guān)同時(shí)接到兩線上。這是唯一真的共模雷擊測(cè)試設(shè)定。如果客戶簡(jiǎn)單說(shuō)共模雷擊指的就這個(gè)設(shè)定.
系統(tǒng)只有兩線輸入，輸出有懸空(不接大地), 共模雷擊是沒(méi)有意義的! (很容易通過(guò)測(cè)試, 只要輸出真的懸空)
雷擊會(huì)產(chǎn)生什么損壞?
差模雷擊產(chǎn)生高的差模電流能導(dǎo)致輸入大電容的電壓升高，而損壞輸入大電解電容和開(kāi)關(guān)管的漏極。
共模雷擊會(huì)產(chǎn)生非常高的共模電壓，共模電壓能造成電弧放電。電弧放電發(fā)生會(huì)產(chǎn)生一個(gè)非常高的高頻的電流。如果沒(méi)有電弧放電發(fā)生，電流比較小，只有寄生電容Cparasitic * dv/dt.
當(dāng)發(fā)生一個(gè)電弧放電，會(huì)得到一個(gè)非常高的峰值高頻電流，高頻電流產(chǎn)生噪聲能耦合進(jìn)入低壓電路導(dǎo)致誤動(dòng)作。
雷擊的損壞：
– 非常高的共模電壓能導(dǎo)致跨接在初級(jí)和次級(jí)間的Y電容損壞。
– 非常高的差模電壓導(dǎo)致輸入回路產(chǎn)生過(guò)高的電壓和過(guò)大的電流，損壞輸入端的元器件（保險(xiǎn)絲，輸入整流橋，X電容，壓敏電阻，開(kāi)關(guān)管）。
振鈴的損壞：
– 高頻電流能導(dǎo)致在漏極上產(chǎn)生不安全的高壓。
– 高頻電流能導(dǎo)致不安全的高壓振鈴，可以損壞像肖特基二極管等器
件。
雷擊電流在電路中是怎么流的？
差模雷擊電流在電路中的流向（CLC結(jié)構(gòu)）
從上面電路圖來(lái)看，大部分的差模電流通過(guò)C1和C2
– C1 和C2 的電壓將迅速升高，導(dǎo)致漏極電壓過(guò)高。
– 要想漏極在輸入電容電壓升高時(shí)不損壞，需要加入輸入的過(guò)壓保護(hù)線路，在輸入電壓高一定值，停止開(kāi)關(guān)，漏極電壓就會(huì)降低，就像TOP系列都有輸入過(guò)壓保護(hù)線路
– 降低輸入大電容的值，也同時(shí)降低了成本.
RT1上的損耗是非常大的，輸入電容相當(dāng)短路，所有的壓降在RT1上，電流非常大： V * I * t = 能量---- 可能會(huì)失效。保險(xiǎn)絲也是如此。D1可以看到非常高的電壓---- 如果整流二極管損壞是因?yàn)殡妷哼^(guò)高，那加RC是非常有幫助（在PIN1和PIN2，PIN3和PIN4間接電容, 不需要安規(guī)電容）C30 將看到高電壓. X電容具體KV級(jí)別的雷擊電壓。
如果在C30處并聯(lián)一個(gè)壓敏電阻
– 可以保護(hù)整流橋和輸入電容
– 通過(guò)保險(xiǎn)絲和RT1的峰值電流會(huì)增大
● 如果保險(xiǎn)絲燒斷，考慮更大的保險(xiǎn)絲(更高的I2f)，但不要使用“電路保護(hù)保險(xiǎn)絲”
● 任何額外串聯(lián)阻抗將減少峰值電流，
– 高阻值的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻RT1
– 輸入共模電感
– 輸入差模電感
● 如果因?yàn)椴钅＠讚綦娏魈笤斐傻氖Вū热纾罕ｋU(xiǎn)絲，RT1），可以外加一個(gè)差模電感來(lái)減少峰值電流
● 注意：有些電感非常容易飽和，電感從流過(guò)它的電流中存儲(chǔ)大量的能量，然后可能因?yàn)獒尫拍芰慨a(chǎn)生高壓而引發(fā)電弧放電或者燒毀電感（所以電感在布線時(shí)需要加放電針）。
差模雷擊電流在電路中的流向（普通結(jié)構(gòu)）
當(dāng)電路中沒(méi)有C1
– 共模電感L1要承受更高的電壓和更多的電流
– 多槽的共模電感對(duì)繞組電弧放電有更多的阻抗
● 注意：有些電感器會(huì)非常飽和，從電流中存儲(chǔ)大量的能量，然后可能因?yàn)獒尫拍芰慨a(chǎn)生高壓而引發(fā)電弧放電或者燒毀電感。
● MOV壓敏電阻:
– 壓敏電阻的直徑大小是其吸收能量的指標(biāo)
– 記住壓敏電阻是一個(gè)電壓箝位----如圖：壓敏電阻會(huì)增加在他左邊的器件上的峰值電流
– 例如：在X電容上并聯(lián)一個(gè)壓敏電阻，保險(xiǎn)絲和RT1上的雷擊電流會(huì)增大。
差模雷擊電流在電路中的流向（電容等效電感）
有時(shí)在大的電解電容上的短時(shí)間尖峰電壓（因?yàn)殡娙莸牡刃Т?lián)電感ESL和引腳電感造成的）, 損壞漏極.
解決的辦法：在輸入電解電容靠近開(kāi)關(guān)管和變壓器處并聯(lián)一個(gè)高頻的旁路電容，縮小回路面積會(huì)有幫助的。
共模雷擊電流在電路中的流向----輸出接大地
手機(jī)，路由器，機(jī)頂盒等其他應(yīng)用，其輸出接天線或者外接線的電源設(shè)備，需要按上圖測(cè)試?yán)讚艏釉谳斎攵撕洼敵龆?
● 電壓加在電源的輸入端和輸出端上
● 注意：在左邊，雷擊加在L和N線上(“L1,L2 / PE”)
雷擊電流會(huì)流經(jīng)B+和B-銅皮
● 盡管事實(shí)是共模雷擊，你也能看到差模的影響
– 因?yàn)長(zhǎng)和N線上的阻抗并非完全相同（電流分流器概念）
● Y電容跨接初次級(jí)，必需要承受高電壓(雷擊電壓在kV)
● 隔離層將看到高壓經(jīng)過(guò)：
– 光耦器(圖上沒(méi)有，實(shí)際應(yīng)用中都會(huì)有光耦)
– 從變壓器來(lái)看，次級(jí)繞組和初級(jí)繞組
– 從變壓器來(lái)看，次級(jí)繞組和輔助繞組
共模和差模電流結(jié)合（L1/PE, L2/PE）
如果你設(shè)定雷擊發(fā)生器為“L1/PE” 或“L2/PE”，共模和差模電流結(jié)合的效果
● 這個(gè)不是普通規(guī)格
● 將得到同樣的共模電流流向
● 此外輸入大電容的電壓迅速上升和其他的一些差模電流效果
電流流向----共模雷擊電壓加在輸出端
在比較差的電路圖中，電流流過(guò)變壓器耦合電容（初級(jí)和次級(jí)耦合電容）和Y電容，電流流過(guò)C腳的電容地和IC的地之間的連線，連線上有雜散電感，造成電壓下降，將顯示在C腳電壓上（共模阻抗耦合）
串聯(lián)一個(gè)電阻在光耦的反射極(TOP-GX)
電流流向：穿過(guò)光耦的雜散電容流入初級(jí)
● 能注入一個(gè)非常大的電流造成C腳誤動(dòng)作，損壞或者鎖?。ê捅簦?br /> ● 在光耦連接到C腳串聯(lián)一個(gè)300 ?電阻減少電流脈沖
共模雷擊電流流向---3線輸入
如果雷擊有加但沒(méi)有穿過(guò)電源, (e.g. 輸出不接地），然后只有Y電容要耐壓。
● 如果L和N線阻抗不平衡，就會(huì)產(chǎn)生差模電流
● Y電容要有KV級(jí)別雷擊電壓
有時(shí)，必須結(jié)合測(cè)試把雷擊發(fā)生器的地線接到交流接頭上的大地端子上和輸出共模.
● 必須分開(kāi)兩種都測(cè)試
● 一些電源有金屬底架，和有的在內(nèi)部有接地線，接到AC端子的接地線上
● 必須考慮雷擊是怎樣進(jìn)入客戶系統(tǒng)
● 舉例,如果系統(tǒng)有金屬底架，和這金屬底架是接地的，必須試著把底架的接地點(diǎn)接到雷擊發(fā)生器的地
附加小技巧
修理和預(yù)防任何的電弧放電。因?yàn)殡娀》烹妼?dǎo)致大的高頻電流流。
● 增加空間距離或者在PCB上開(kāi)槽。
● 一旦發(fā)生電弧放電，會(huì)在銅皮的上留下痕跡，這個(gè)地方很容易再次發(fā)生電弧放電地方。因此需要改善這個(gè)地方
● 如果壓敏電阻容易炸裂開(kāi)，可以在壓敏電阻上加熱縮套管。壓敏電阻放在離保險(xiǎn)絲比較遠(yuǎn)的地方。
● 不能把壓敏電阻加在保險(xiǎn)絲前，如果這樣做了違背了安規(guī)
雷擊需要考慮下面問(wèn)題:
– 哪兒的電壓變形？
– 電流流向哪兒？(電弧放電會(huì)產(chǎn)生非常高的電流)
– 記?。汗材＠讚魰?huì)產(chǎn)生差模雷擊的效果
– 控制IC的低壓腳，思考一下“共模阻抗在哪里使高頻電流造成問(wèn)
題？”
記住共模阻抗噪聲耦合
● 能加阻抗減少峰值電流?
– 例如，共模電感，差模電感，或者電阻串聯(lián)在光耦器上----但是記
住這些器件都會(huì)電弧穿越，如果要加，需要小心
● 能箝住高壓?jiǎn)?？用壓敏電阻，電容，或者穩(wěn)壓管?
壓敏電阻的正確接法
壓敏電阻的線要越短越好減少寄生電感
LED 驅(qū)動(dòng)電源雷擊浪涌保護(hù)設(shè)計(jì)( 電源沒(méi)有接地的情況）
常見(jiàn)的保護(hù)方法是在AC 輸入端先串一個(gè)熔斷型保險(xiǎn)絲（fuse）做過(guò)電流的保護(hù)，然后在兩線L-N 之間并聯(lián)壓敏電阻（MOV）可以有效地抑制差模出現(xiàn)的異常過(guò)電壓，起到對(duì)后級(jí)電路的保護(hù)。
根據(jù)壓敏電阻失效特性基本上為短路情況，考慮壓敏電阻失效短路后如果前端保險(xiǎn)絲未能及時(shí)斷開(kāi)電路，可能導(dǎo)致壓敏電阻過(guò)熱而燒壞，為了防止這種情況發(fā)生，我們可在壓敏電阻上串接一個(gè)溫度保險(xiǎn)絲（T-fuse），以便壓敏電阻失效短路后能及時(shí)將壓敏電阻從電中斷開(kāi)，避免造成不必要的損失。
這里我們也可以用陶瓷氣體放電管（GDT）來(lái)替代溫度保險(xiǎn)絲，分別使用兩種器件的不同在于采用放電管后浪涌沖擊時(shí)，殘余電壓會(huì)更高，而浪涌通流能力會(huì)增強(qiáng)。
LED 驅(qū)動(dòng)電源雷擊浪涌保護(hù)設(shè)計(jì)( 電源有接地情況）
戶外的LED 路燈驅(qū)動(dòng)電源都有嚴(yán)格的雷擊浪涌試驗(yàn)要求（如差模、共模6KV/3KA)，常見(jiàn)的防雷浪涌保護(hù)方案是：分別在L-N 兩線之間以及L/N-PE 兩線分別對(duì)地采用壓敏電阻(MOV) 來(lái)吸收差模和共模出現(xiàn)的異常浪涌，保護(hù)后級(jí)電路。
由于線對(duì)地間的浪涌能力要求比較高，壓敏電阻的浪涌能力與其尺寸基本成正比。而且如果所接大地不干凈，常有異常浪涌出現(xiàn)的話會(huì)導(dǎo)致接地的壓敏電阻加速老化，從而影響產(chǎn)品的使用壽命，因此我們會(huì)在與地相連的壓敏電阻上串陶瓷氣體放電管，以便杜絕壓敏電阻的漏電流，提高保護(hù)電壓防止壓敏電阻過(guò)快老化，延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命。
雷擊浪涌要求較高時(shí)，相應(yīng)壓敏電阻殘壓較高，如果后級(jí)整流橋或場(chǎng)效應(yīng)管耐壓較低時(shí)，有可能導(dǎo)致整流橋或MOSFET 失效，則可采用差模兩極防護(hù)即在整流橋后再加一個(gè)壓敏電阻或共模電感上并聯(lián)放電管進(jìn)一步抑制過(guò)電壓的沖擊。
路燈電源除了雷擊浪涌的測(cè)試要求外一般還有絕緣耐壓（Hi-Pot）的測(cè)試要求（如線對(duì)地耐壓1500VAC或以上，漏電流小于5MA，持續(xù)時(shí)間60S 等），我們的解決方案是將放電管選擇到3000V 或以上電壓, 既滿足將耐壓的測(cè)試要求，同時(shí)也滿足6KV 以上浪涌電壓的雷擊試驗(yàn)。
1、芯片發(fā)熱
這主要針對(duì)內(nèi)置電源調(diào)制器的高壓驅(qū)動(dòng)芯片。假如芯片消耗的電流為2mA，300V的電壓加在芯片上面，芯片的功耗為0.6W，當(dāng)然會(huì)引起芯片的發(fā)熱。驅(qū)動(dòng)芯片的最大電流來(lái)自于驅(qū)動(dòng)功率MOS管的消耗，簡(jiǎn)單的計(jì)算公式為I=cvf(考慮充電的電阻效益，實(shí)際I=2cvf，其中c為功率MOS管的cgs電容，v為功率管導(dǎo)通時(shí)的gate電壓，所以為了降低芯片的功耗，必須想辦法降低c、v和f.如果c、v和f不能改變，那么請(qǐng)想辦法將芯片的功耗分到芯片外的器件，注意不要引入額外的功耗。再簡(jiǎn)單一點(diǎn)，就是考慮更好的散熱吧。
關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，也見(jiàn)到過(guò)有人在電源網(wǎng)論壇發(fā)過(guò)貼。功率管的功耗分成兩部分，開(kāi)關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗。要注意，大多數(shù)場(chǎng)合特別是LED市電驅(qū)動(dòng)應(yīng)用，開(kāi)關(guān)損害要遠(yuǎn)大于導(dǎo)通損耗。開(kāi)關(guān)損耗與功率管的cgd和cgs以及芯片的驅(qū)動(dòng)能力和工作頻率有關(guān)，所以要解決功率管的發(fā)熱可以從以下幾個(gè)方面解決：A、不能片面根據(jù)導(dǎo)通電阻大小來(lái)選擇MOS功率管，因?yàn)閮?nèi)阻越小，cgs和cgd電容越大。
如1N60的cgs為250pF左右，2N60的cgs為350pF左右，5N60的cgs為1200pF左右，差別太大了，選擇功率管時(shí)，夠用就可以了。B、剩下的就是頻率和芯片驅(qū)動(dòng)能力了，這里只談?lì)l率的影響。頻率與導(dǎo)通損耗也成正比，所以功率管發(fā)熱時(shí)，首先要想想是不是頻率選擇的有點(diǎn)高。想辦法降低頻率吧!不過(guò)要注意，當(dāng)頻率降低時(shí)，為了得到相同的負(fù)載能力，峰值電流必然要變大或者電感也變大，這都有可能導(dǎo)致電感進(jìn)入飽和區(qū)域。如果電感飽和電流夠大，可以考慮將CCM(連續(xù)電流模式)改變成DCM(非連續(xù)電流模式)，這樣就需要增加一個(gè)負(fù)載電容了。
3、工作頻率降頻
這個(gè)也是用戶在調(diào)試過(guò)程中比較常見(jiàn)的現(xiàn)象，降頻主要由兩個(gè)方面導(dǎo)致。輸入電壓和負(fù)載電壓的比例小、系統(tǒng)干擾大。對(duì)于前者，注意不要將負(fù)載電壓設(shè)置的太高，雖然負(fù)載電壓高，效率會(huì)高點(diǎn)。對(duì)于后者，可以嘗試以下幾個(gè)方面：a、將最小電流設(shè)置的再小點(diǎn);b、布線干凈點(diǎn)，特別是sense這個(gè)關(guān)鍵路徑;c、將電感選擇的小點(diǎn)或者選用閉合磁路的電感;d、加RC低通濾波吧，這個(gè)影響有點(diǎn)不好，C的一致性不好，偏差有點(diǎn)大，不過(guò)對(duì)于照明來(lái)說(shuō)應(yīng)該夠了。無(wú)論如何降頻沒(méi)有好處，只有壞處，所以一定要解決。
4、電感或者變壓器的選擇
終于談到重點(diǎn)了，我還沒(méi)有入門(mén)，只能瞎說(shuō)點(diǎn)飽和的影響了。很多用戶反應(yīng)，相同的驅(qū)動(dòng)電路，用a生產(chǎn)的電感沒(méi)有問(wèn)題，用b生產(chǎn)的電感電流就變小了。遇到這種情況，要看看電感電流波形。有的工程師沒(méi)有注意到這個(gè)現(xiàn)象，直接調(diào)節(jié)sense電阻或者工作頻率達(dá)到需要的電流，這樣做可能會(huì)嚴(yán)重影響LED的使用壽命。所以說(shuō)，在設(shè)計(jì)前，合理的計(jì)算是必須的，如果理論計(jì)算的參數(shù)和調(diào)試參數(shù)差的有點(diǎn)遠(yuǎn)，要考慮是否降頻和變壓器是否飽和。變壓器飽和時(shí)，L會(huì)變小，導(dǎo)致傳輸delay引起的峰值電流增量急劇上升，那么LED的峰值電流也跟著增加。在平均電流不變的前提下，只能看著光衰了。
5、LED電流大小
大家都知道LEDripple過(guò)大的話，LED壽命會(huì)受到影響，影響有多大，也沒(méi)見(jiàn)過(guò)哪個(gè)專家說(shuō)過(guò)。以前問(wèn)過(guò)LED廠這個(gè)數(shù)據(jù)，他們說(shuō)30%以內(nèi)都可以接受，不過(guò)后來(lái)沒(méi)有經(jīng)過(guò)驗(yàn)證。建議還是盡量控制小點(diǎn)。如果散熱解決的不好的話，LED一定要降額使用。也希望有專家能給個(gè)具體指標(biāo)，要不然影響LED的推廣。
整流輸出全橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源
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(連載44)整流輸出全橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源
(連載01)開(kāi)關(guān)電源的基本工作原理
(連載02)串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源輸出電壓濾波電路
(連載03)串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感的計(jì)算
(連載04)串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容的計(jì)算(2)
(連載05)反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開(kāi)關(guān)電源
(連載06)反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能電感的計(jì)算
(連載07)反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容的計(jì)算
(連載08)并聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源的工作原理
(連載09)并聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源輸出電壓濾波電路
(連載10)并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能電感的計(jì)算
(連載11)單激式變壓器開(kāi)關(guān)電源
(連載12)單激式變壓器開(kāi)關(guān)電源工作原理
(連載13)正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源
(連載14)正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)缺點(diǎn)
(連載15)正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源電路參數(shù)的計(jì)算
(連載16)正激式開(kāi)關(guān)電源變壓器參數(shù)的計(jì)算
(連載17)正激式開(kāi)關(guān)電源變壓器初、次級(jí)線圈匝數(shù)比的計(jì)算
(連載18)反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源part1
(連載19)反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源part2
(連載20)開(kāi)關(guān)電源電路的過(guò)渡過(guò)程part1
(連載21)開(kāi)關(guān)電源電路的過(guò)渡過(guò)程part2
(連載22)反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源電路參數(shù)計(jì)算
(連載23)反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器參數(shù)的計(jì)算
(連載24)反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器初級(jí)線圈電感量的計(jì)算
(連載25)反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)缺點(diǎn)
(連載26)雙激式變壓器開(kāi)關(guān)電源part1
(連載27)雙激式變壓器開(kāi)關(guān)電源part2
(連載28)整流輸出推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源
(連載29)推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感、電容參數(shù)的計(jì)算
(連載30)推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容參數(shù)的計(jì)算
(連載31)推挽式開(kāi)關(guān)電源變壓器參數(shù)的計(jì)算
(連載32)推挽式開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)缺點(diǎn)
(連載33)半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源
(連載34)交流輸出半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源part1
(連載35)交流輸出半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源part2
(連載36)交流輸出單電容半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源part1
(連載37)交流輸出單電容半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源part2
(連載38)單電容半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源輸出電壓
(連載39)整流輸出半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源
(連載40)半橋式開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感、電容參數(shù)的計(jì)算
(連載41)半橋式開(kāi)關(guān)電源變壓器參數(shù)的計(jì)算
(連載42)半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)缺點(diǎn)
(連載43)全橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源
1-8-3-2．整流輸出全橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源
圖1-48是全波整流輸出全橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源工作原理圖；圖1-49是輸出電壓可調(diào)的全橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源工作原理圖。
整流輸出全橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源的工作原理與整流輸出推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源以及整流輸出半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源的工作原理是非常接近的，只是變壓器的激勵(lì)方式與工作電源的接入方式有點(diǎn)不同。關(guān)于圖1-48和圖1-49等開(kāi)關(guān)電源的詳細(xì)工作原理，以及變壓器、儲(chǔ)能濾波原器件參數(shù)的計(jì)算，請(qǐng)自己參考前面有關(guān)章節(jié)內(nèi)容的分析，這里不再準(zhǔn)備贅述。
全橋式開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感、電容參數(shù)的計(jì)算主要是針對(duì)如圖1-49輸出電壓可調(diào)的全橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源中的儲(chǔ)能濾波電感、電容參數(shù)選擇進(jìn)行計(jì)算。實(shí)際上，圖1-49輸出電壓可調(diào)的全橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源中的儲(chǔ)能濾波電感、電容參數(shù)選擇方法，與圖1-33輸出電壓可調(diào)的推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源的儲(chǔ)能濾波電感、電容參數(shù)選擇方法是基本相同的，因此，這里只列出計(jì)算儲(chǔ)能濾波電感、電容參數(shù)的公式，對(duì)于詳細(xì)分析請(qǐng)參考《1-8-1-3．推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感、電容參數(shù)的計(jì)算》章節(jié)的內(nèi)容。
A)全橋式開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感參數(shù)的計(jì)算
根據(jù)前面分析，以及由圖1-35可以看出，輸出電壓可調(diào)的推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源的兩個(gè)控制開(kāi)關(guān)K1、K2的占空比必須小于0.5，開(kāi)關(guān)電源電源才能正常工作；當(dāng)要求輸出電壓可調(diào)范圍為最大時(shí)，占空比最好取值為0.25。此分析結(jié)果對(duì)于全橋式開(kāi)關(guān)電源同樣有效。
當(dāng)兩個(gè)控制開(kāi)關(guān)K1、K2的占空比取值均為0.25時(shí)，輸出電壓可調(diào)的推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源中的儲(chǔ)能濾波電感L以及輸出電壓Uo的計(jì)算由(1-144)和(1-145)式?jīng)Q定，即：
L ≥nUiT/12Io =nUi/12FIo —— D為0.25時(shí) (1-144)
Uo =2nUi/3 —— D為0.25時(shí) (1-145)
上面(1-144)和(1-145)式既是計(jì)算輸出電壓可調(diào)的推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感和濾波輸出電壓的表達(dá)式(D為0.25時(shí))，也是計(jì)算輸出電壓可調(diào)的全橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感和濾波輸出電壓的表達(dá)式(D為0.25時(shí))。式中：Ui為全橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源輸入電壓，Uo為全橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓，T為控制開(kāi)關(guān)的工作周期，F(xiàn)為控制開(kāi)關(guān)的工作頻率，n為開(kāi)關(guān)電源次級(jí)線圈N2繞組與初級(jí)線圈N1繞組的匝數(shù)比。
上面(1-144)和(1-145)式的計(jì)算結(jié)果，只給出了計(jì)算輸出電壓可調(diào)的全橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電感L的中間值，或平均值，對(duì)于極端情況可以在平均值的計(jì)算結(jié)果上再乘以一個(gè)大于1的系數(shù)。
B)全橋式開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容參數(shù)的計(jì)算
根據(jù)前面分析，以及由圖1-35可以看出，當(dāng)兩個(gè)控制開(kāi)關(guān)K1、K2的占空比取值均為0.25時(shí)，輸出電壓可調(diào)的推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源中的儲(chǔ)能濾波電容C參數(shù)的計(jì)算由(1-149)式?jīng)Q定，即：
C >Io*T/ 8ΔUP-P —— D為0.25時(shí) (1-149)
(1-149)式中：Io是流過(guò)負(fù)載的電流，T為控制開(kāi)關(guān)K1和K2的工作周期，ΔUP-P為輸出電壓的波紋電壓。波紋電壓ΔUP-P一般都取峰-峰值，所以波紋電壓正好等于電容器充電或放電時(shí)的電壓增量，即：ΔUP-P = 2ΔUc 。
(1-149)式，雖然是計(jì)算輸出電壓可調(diào)的推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容的公式(D = 0.25時(shí))，但對(duì)于輸出電壓可調(diào)的全橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源中的儲(chǔ)能濾波電容的計(jì)算同樣有效。
同理，(1-149)式的計(jì)算結(jié)果，只給出了計(jì)算全橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能濾波電容C的中間值，或平均值，即控制開(kāi)關(guān)工作于占空比D為0.25時(shí)的情況，對(duì)于極端情況可以在平均值的計(jì)算結(jié)果上再乘以一個(gè)大于1的系數(shù)。
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