小于75W反激變換器的設(shè)計(jì)連載（一）

我以我們自己的IC進(jìn)行設(shè)計(jì)分析說明：基本的反激變換器原理，在需要對輸入輸出進(jìn)行電氣隔離的低功率＜75W～的開關(guān)電源應(yīng)用場合，反激變換器（Flyback Converter）是最常用的一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（Topology）。簡單、可靠、低成本、易于實(shí)現(xiàn)是反激變換器突出的優(yōu)點(diǎn)；后面我將電源的關(guān)鍵部分的設(shè)計(jì)進(jìn)行說明！

在設(shè)計(jì)時(shí)，我前面有講過開關(guān)電源的EMI濾波器的設(shè)計(jì)；就不再分析濾波器的設(shè)計(jì)；我先來分析開關(guān)電源的安全安規(guī)器件的設(shè)計(jì)。

認(rèn)證關(guān)于X，Y電容

根據(jù)IEC 60384－14，電容器分為X電容及Y電容：

1．X電容是指跨于L－N之間的電容器，

2．Y電容是指跨于L－G／N－G之間的電容器。（L＝Line， N＝Neutral， G＝Ground）

X電容底下又分為X1， X2， X3，主要差別在于：

1．X1耐高壓大于2．5kV， 小于等于4 kV，

2．X2耐高壓小于等于2．5kV，

3．X3耐高壓小于等于1．2kV

Y電容底下又分為Y1，Y2， Y3，Y4， 主要差別在于：

1．Y1耐高壓大于8kV，

2．Y2耐高壓大于5kV，

3．Y3耐高壓 大于3．5KV

4．Y4耐高壓大于2．5kV

開關(guān)電源關(guān)于X，Y電容應(yīng)用特點(diǎn)

X，Y電容都是安規(guī)電容，火線零線間的是X電容，火線與地間的是Y電容．它們用在電源濾波器里，起到電源濾波作用，分別對共模，差模工擾起濾波作用．安規(guī)電容是指用于這樣的場合，即電容器失效后，不會(huì)導(dǎo)致電擊，不危及人身安全． 安規(guī)電容安全等級 應(yīng)用中允許的峰值脈沖電壓 過電壓等級（IEC664）X1 ＞2．5kV ≤4．0kV Ⅲ X2 ≤2．5kV Ⅱ X3 ≤1．2kV —— 安規(guī)電容安全等級 絕緣類型 額定電壓范圍。

開關(guān)電源關(guān)于X，Y電容絕緣等級

Y1 雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣 ≥250V

Y2 基本絕緣或附加絕緣 ≥150V ≤250V

Y3 基本絕緣或附加絕緣 ≥150V ≤250V

Y4 基本絕緣或附加絕緣＜150V

Y電容的電容量必須受到限制，從而達(dá)到控制在額定頻率及額定電壓作用下，流過它的漏電流的大小和對系統(tǒng)EMC性能影響的目的。

GJB151規(guī)定Y電容的容量應(yīng)不大于0．1uF。

①工作在亞熱帶的機(jī)器，要求對地漏電電流不能超過0．7mA；

②工作在溫帶機(jī)器，要求對地漏電電流不能超過0．35mA。

③因此，Y電容的總?cè)萘恳话愣疾荒艹^4700PF（472）。

壓敏電阻的設(shè)計(jì)選擇應(yīng)用及測量

壓敏電阻一般并聯(lián)在電路中使用，當(dāng)電阻兩端的電壓發(fā)生急劇變化時(shí)，電阻短路將電流保險(xiǎn)絲熔斷，起到保護(hù)作用。壓敏電阻在電路中，常用于電源過壓保護(hù)和穩(wěn)壓。測量時(shí)將萬用表置10k檔，表筆接于電阻兩端，萬用表上應(yīng)顯示出壓敏電阻上標(biāo)示的阻值，如果超出這個(gè)數(shù)值很大，則說明壓敏電阻已損壞。

壓敏電阻標(biāo)稱參數(shù)

壓敏電阻用字母“MY”表示，如加J為家用，后面的字母W、G、P、L、H、Z、B、C、N、K分別用于穩(wěn)壓、過壓保護(hù)、高頻電路、防雷、滅弧、消噪、補(bǔ)償、消磁、高能或高可靠等方面。壓敏電阻雖然能吸收很大的浪涌電能量，但不能承受毫安級以上的持續(xù)電流，在用作過壓保護(hù)時(shí)必須考慮到這一點(diǎn)。壓敏電阻的選用，一般選擇標(biāo)稱壓敏電壓V1mA和通流容量兩個(gè)參數(shù)。

壓敏電阻的標(biāo)稱電壓選取

一般地說，壓敏電阻器常常與被保護(hù)器件或裝置并聯(lián)使用，在正常情況下，壓敏電阻器兩端的直流或交流電壓應(yīng)低于標(biāo)稱電壓，即使在電源波動(dòng)情況最壞時(shí)，也不應(yīng)高于額定值中選擇的最大連續(xù)工作電壓，該最大連續(xù)工作電壓值所對應(yīng)的標(biāo)稱電壓值即為選用值。對于過壓保護(hù)方面的應(yīng)用，壓敏電壓值應(yīng)大于實(shí)際電路的電壓值，一般應(yīng)使用下式進(jìn)行選擇：

VmA＝av／bc

式中：a為電路電壓波動(dòng)系數(shù)，一般取1．2；v為電路直流工作電壓（交流時(shí)為有效值）；b為壓敏電壓誤差，一般取0．85；c為元件的老化系數(shù)，一般取0．9；

這樣計(jì)算得到的VmA實(shí)際數(shù)值是直流工作電壓的1．5倍，在交流狀態(tài)下還要考慮峰值，因此計(jì)算結(jié)果應(yīng)擴(kuò)大1．414倍。

壓敏電阻的壓敏電壓

即擊穿電壓或閾值電壓。指在規(guī)定電流下的電壓值，大多數(shù)情況下用1mA直流電流通入壓敏電阻器時(shí)測得的電壓值，其產(chǎn)品的壓敏電壓范圍可以從10－9000V不等。可根據(jù)具體需要正確選用。

一般V1mA＝1．5Vp＝2．2VAC，式中，Vp為電路額定電壓的峰值。VAC為額定交流電壓的有效值。ZnO壓敏電阻的電壓值選擇是至關(guān)重要的，它關(guān)系到保護(hù)效果與使用壽命。如一臺(tái)用電器的額定電源電壓為220V，則壓敏電阻電壓值V1mA＝1．5Vp＝1．5×1．414×220V＝476V，V1mA＝2．2VAC＝2．2×220V＝484V，因此壓敏電阻的擊穿電壓可選在470－480V之間。

VmA＝av／bc

式中：a為電路電壓波動(dòng)系數(shù)，一般取1．2；v為電路直流工作電壓（交流時(shí)為有效值）；b為壓敏電壓誤差，一般取0．85；c為元件的老化系數(shù)，一般取0．9；

這樣計(jì)算得到的VmA實(shí)際數(shù)值是直流工作電壓的1．5倍，在交流狀態(tài)下還要考慮峰值，因此計(jì)算結(jié)果應(yīng)擴(kuò)大1．414倍。

壓敏電阻參數(shù)表如下：

我常用的S14K350器件參數(shù)如下：

安全保險(xiǎn)絲

1作用：

安全防護(hù)。在電源出現(xiàn)異常時(shí)，為了保護(hù)核心器件不受到損壞。

2技術(shù)參數(shù)：

額定電壓V、額定電流I、熔斷時(shí)間I＾2RT。

3分類：

快斷、慢斷、常規(guī)。

1、0．6為不帶功率因數(shù)校正的功率因數(shù)估值

2、Po輸出功率

3、η 效率（設(shè)計(jì)的評估值）

4、Vinmin 最小的輸入電壓

5、2為經(jīng)驗(yàn)值，在實(shí)際應(yīng)用中，保險(xiǎn)管的取值范圍是理論值的1．5～3倍。

6、0．6為不帶功率因數(shù)校正的功率因數(shù)估值；0．95帶PFC估值。

目前我們大多采用慢熔保險(xiǎn)絲；其時(shí)間—電流特性如下：

熱敏電阻NTC

1作用：

有效的抑制開機(jī)時(shí)產(chǎn)生的浪涌電壓形成的浪涌電流。

2技術(shù)參數(shù)：

以氧化錳等為主要原料制造的精細(xì)半導(dǎo)體電子陶瓷元件。

電阻值隨溫度的變化呈現(xiàn)非線性變化，電阻值隨溫度升高而降低。

3公式解釋說明：

1．Rt 是熱敏電阻在T1溫度下的阻值；

2．Rn是熱敏電阻在Tn常溫下的標(biāo)稱阻值；

3．B是材質(zhì)參數(shù)；（常用范圍2000K～6000K）；

4．exp是以自然數(shù) e 為底的指數(shù)（ e ＝2．｛｛71828：0｝｝ ）；

5．這里T1和Tn指的是K度即開爾文溫度，K度＝273．15（絕對溫度）＋攝氏度．

上述的基本安全安規(guī)基本知識(shí)掌握后，接下來再參考如下所示的設(shè)計(jì)步驟，一步一步設(shè)計(jì)反激開關(guān)變換器。

反激變換器的設(shè)計(jì)步驟

待續(xù)！請關(guān)注下回分解！

審核編輯 黃昊宇