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直流稳压电源“关键元器件”的电压应力分析!

2018-5-9 15:26:40      点击:
设定一下直流稳压电源主要参数如下:
输入电压:Vin=AC176-264V
输出电压:Vout=12V
Vcc电压:Vcc=15V
变压器匝比:N
下面对上述图片中的各个元器件进行应力计算。
1、整流桥BR1
整流桥如上图体内由4个二极管构成:d1,d2,d3,d4
应最恶劣的情况下是在输入电压最高的时候,即,Vin=264Vac
所以C1上两端的电压373V。
输入电压波形如下图
当输入电压处于正半周时,BR1体内二极管d1和d4导通不承受高电压,d2和d3截止承受的高电压,d2电压应力为b点电位减去c点电位,d3电压应力为a点电位减去d点电位。
正半周a、b、c、d点的电位相对于大电容地分别为:373V、373V、0V、0V
d2应力=b-c=373V-0V=373V
d3应力=a-d=373V-0V=373V
输入电压进入负半周时同理可得d1和d4的应力为373V。
即整流桥BR1的工作应力为373V
由于开关电源需要做雷击浪涌试验,所以一般整流桥都选择1000V的整流桥。
2、输入大电容C1
C1上的电压应力为输入最高电压264V交流电压整流后的电压。
所以C1的工作电压应力为:
264×1.414=373V
所以输入电解电容C1一般选择耐压值为400V的电容。
3.开关mos管Q1
当开关MOS管Q1开通时,Q1不承受大电压。
当开关MOS管Q1管关时,Q1承受大电压应力。
MOS管电压应力为:最高输入电压+反射电压+漏感产生的尖峰电压。
反射电压一般为:60-120V
最高输入电压:373V
漏感尖峰电压一般为:100左右
所以反激开关电压开关管Q1的工作电压应力为:373+120+100=593V左右
留一定的余量一般选650V左右的MOS管
4.钳位电路D1、R1、C2
当Q1关断时,钳位二极管D1导通,向C2充电,C2两端的充电电压为Np两端的电压为:
反射电压+尖峰电压
假设反射电压为:120V
尖峰电压为:100V
则C2两端的电压为220V,上负下正。
C2下方的电位为:373+220=593V
C2下方宇D1负极相连,相当于D1负极的电位也为593V左右,并且C2电容上电压不能突变,所以D1负极电位相对文档在593V左右。
当Q1导通时,D1正极的电位此时为0V。
所以D1的应力为负极电位减去正极电位为:593V
C2上方的电位为373V的恒定值
所以C2的电压应力为:593-373=220V左右
R1和C2为并联,所以R1电压应力为220V左右
5、Vcc整流二极管D2
Vcc电压为15V,反射电压若为120V时,原边主绕组与Vcc绕组的匝比为120÷15=8.
当Q1关断时,D2是导通的,此时D2不承受大电压就一个二极管压降。
当Q1导通时,D2正极的电位为为负,数值为-(373÷8)=-46.625V。此时D2承受的电压应力为15-46.625=61.625
所以Vcc整流二极管D2的应力大概为:62V左右。
留些余量一般D2选耐压值为100V左右的二极管。
6、输出整流二极管及电容D3、C3
输出电压为12V,反射电压若为120V时,原边主绕组与输出绕组的匝比为120÷12=10.
当Q1关断时,D3是导通的,此时D3不承受大电压就一个二极管压降。
当Q1导通时,D3正极的电位为为负,数值为-(373÷10)=-37.3V。此时D2承受的电压应力为15-37.3=52.3
所以Vcc整流二极管D3的应力大概为:52V左右。
留些余量一般D3选耐压值为60V左右的二极管。
C3上的电压为恒定的12V。
C3的电压应力为12V,一般选16V左右的电压。