開(kāi)關(guān)電源“元器件”電壓應力計算分析-KIA MOS管
信息來(lái)源:本站 日期:2021-08-09
下圖是開(kāi)關(guān)電源的原理簡(jiǎn)圖,以反激為例。
設定一下主要參數如下:
輸入電壓:Vin=AC176-264V
輸出電壓:Vout=12V
Vcc電壓:Vcc=15V
變壓器匝比:N
下面對上述圖片中的各個(gè)元器件進(jìn)行應力計算。
1、整流橋BR1
整流橋如上圖體內由4個(gè)二極管構成:d1,d2,d3,d4
應最?lèi)毫拥那闆r下是在輸入電壓最高的時(shí)候,即,Vin=264Vac
所以C1上兩端的電壓373V。
輸入電壓波形如下圖
當輸入電壓處于正半周時(shí),BR1體內二極管d1和d4導通不承受高電壓,d2和d3截止承受的高電壓,d2電壓應力為b點(diǎn)電位減去c點(diǎn)電位,d3電壓應力為a點(diǎn)電位減去d點(diǎn)電位。
正半周a、b、c、d點(diǎn)的電位相對于大電容地分別為:373V、373V、0V、0V
d2應力=b-c=373V-0V=373V
d3應力=a-d=373V-0V=373V
輸入電壓進(jìn)入負半周時(shí)同理可得d1和d4的應力為373V。
即整流橋BR1的工作應力為373V
由于開(kāi)關(guān)電源需要做雷擊浪涌試驗,所以一般整流橋都選擇1000V的整流橋。
2、輸入大電容C1
C1上的電壓應力為輸入最高電壓264V交流電壓整流后的電壓。
所以C1的工作電壓應力為:
264×1.414=373V
所以輸入電解電容C1一般選擇耐壓值為400V的電容。
3.開(kāi)關(guān)mos管Q1
當開(kāi)關(guān)MOS管Q1開(kāi)通時(shí),Q1不承受大電壓。
當開(kāi)關(guān)MOS管Q1管關(guān)時(shí),Q1承受大電壓應力。
MOS管電壓應力為:最高輸入電壓+反射電壓+漏感產(chǎn)生的尖峰電壓。
反射電壓一般為:60-120V
最高輸入電壓:373V
漏感尖峰電壓一般為:100左右
所以反激開(kāi)關(guān)電壓開(kāi)關(guān)管Q1的工作電壓應力為:373+120+100=593V左右
留一定的余量一般選650V左右的MOS管
4.鉗位電路D1、R1、C2
當Q1關(guān)斷時(shí),鉗位二極管D1導通,向C2充電,C2兩端的充電電壓為Np兩端的電壓為:
反射電壓+尖峰電壓
假設反射電壓為:120V
尖峰電壓為:100V
則C2兩端的電壓為220V,上負下正。
C2下方的電位為:373+220=593V
C2下方宇D1負極相連,相當于D1負極的電位也為593V左右,并且C2電容上電壓不能突變,所以D1負極電位相對文檔在593V左右。
當Q1導通時(shí),D1正極的電位此時(shí)為0V。
所以D1的應力為負極電位減去正極電位為:593V
C2上方的電位為373V的恒定值
所以C2的電壓應力為:593-373=220V左右
R1和C2為并聯(lián),所以R1電壓應力為220V左右
5、Vcc整流二極管D2
Vcc電壓為15V,反射電壓若為120V時(shí),原邊主繞組與Vcc繞組的匝比為120÷15=8.
當Q1關(guān)斷時(shí),D2是導通的,此時(shí)D2不承受大電壓就一個(gè)二極管壓降。
當Q1導通時(shí),D2正極的電位為為負,數值為-(373÷8)=-46.625V。此時(shí)D2承受的電壓應力為15-46.625=61.625
所以Vcc整流二極管D2的應力大概為:62V左右。
留些余量一般D2選耐壓值為100V左右的二極管。
6、輸出整流二極管及電容D3、C3
輸出電壓為12V,反射電壓若為120V時(shí),原邊主繞組與輸出繞組的匝比為120÷12=10.
當Q1關(guān)斷時(shí),D3是導通的,此時(shí)D3不承受大電壓就一個(gè)二極管壓降。
當Q1導通時(shí),D3正極的電位為為負,數值為-(373÷10)=-37.3V。此時(shí)D2承受的電壓應力為15-37.3=52.3
所以Vcc整流二極管D3的應力大概為:52V左右。
留些余量一般D3選耐壓值為60V左右的二極管。
C3上的電壓為恒定的12V。
C3的電壓應力為12V,一般選16V左右的電壓。
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