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開關(guān)電源元器件的電壓應(yīng)力分析-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2021-04-25 

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開關(guān)電源元器件的電壓應(yīng)力分析-KIA MOS管


開關(guān)電源原理簡(jiǎn)圖

下圖是開關(guān)電源的原理簡(jiǎn)圖,以反激為例。


開關(guān)電源 元器件 電壓應(yīng)力


設(shè)定一下主要參數(shù)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(duì)上述圖片中的各個(gè)元器件進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算。

1、整流橋BR1


開關(guān)電源 元器件 電壓應(yīng)力


整流橋如上圖體內(nèi)由4個(gè)二極管構(gòu)成:d1,d2,d3,d4

應(yīng)最惡劣的情況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


開關(guān)電源 元器件 電壓應(yīng)力


當(dāng)輸入電壓處于正半周時(shí),BR1體內(nèi)二極管d1和d4導(dǎo)通不承受高電壓,d2和d3截止承受的高電壓,d2電壓應(yīng)力為b點(diǎn)電位減去c點(diǎn)電位,d3電壓應(yīng)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(duì)于大電容地分別為:373V、373V、0V、0V

d2應(yīng)力=b-c=373V-0V=373V

d3應(yīng)力=a-d=373V-0V=373V

輸入電壓進(jìn)入負(fù)半周時(shí)同理可得d1和d4的應(yīng)力為373V。

即整流橋BR1的工作應(yīng)力為373V

由于開關(guān)電源需要做雷擊浪涌試驗(yàn),所以一般整流橋都選擇1000V的整流橋。


2、輸入大電容C1


開關(guān)電源 元器件 電壓應(yīng)力


C1上的電壓應(yīng)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(yīng)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.開關(guān)mos管Q1


開關(guān)電源 元器件 電壓應(yīng)力


當(dāng)開關(guān)MOS管Q1開通時(shí),Q1不承受大電壓。

當(dāng)開關(guān)MOS管Q1管關(guān)時(shí),Q1承受大電壓應(yīng)力。

MOS管電壓應(yīng)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

所以反激開關(guān)電壓開關(guān)管Q1的工作電壓應(yīng)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


開關(guān)電源 元器件 電壓應(yīng)力


當(dāng)Q1關(guān)斷時(shí),鉗位二極管D1導(dǎo)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(shè)反射電壓為:120V

尖峰電壓為:100V

則C2兩端的電壓為220V,上負(fù)下正。

C2下方的電位為:373+220=593V


C2下方宇D1負(fù)極相連,相當(dāng)于D1負(fù)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(fù)極電位相對(duì)文檔在593V左右。


當(dāng)Q1導(dǎo)通時(shí),D1正極的電位此時(shí)為0V。

所以D1的應(yīng)力為負(fù)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(yīng)力為:593-373=220V左右

R1和C2為并聯(lián),所以R1電壓應(yīng)力為220V左右


5、Vcc整流二極管D2


開關(guān)電源 元器件 電壓應(yīng)力


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(dāng)Q1關(guān)斷時(shí),D2是導(dǎo)通的,此時(shí)D2不承受大電壓就一個(gè)二極管壓降。


當(dāng)Q1導(dǎo)通時(shí),D2正極的電位為為負(fù),數(shù)值為-(373÷8)=-46.625V。此時(shí)D2承受的電壓應(yīng)力為15-46.625=61.625


所以Vcc整流二極管D2的應(yīng)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。


5、輸出整流二極管及電容D3、C3


開關(guān)電源 元器件 電壓應(yīng)力


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(dāng)Q1關(guān)斷時(shí),D3是導(dǎo)通的,此時(shí)D3不承受大電壓就一個(gè)二極管壓降。


當(dāng)Q1導(dǎo)通時(shí),D3正極的電位為為負(fù),數(shù)值為-(373÷10)=-37.3V。此時(shí)D2承受的電壓應(yīng)力為15-37.3=52.3


所以Vcc整流二極管D3的應(yīng)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(yīng)力為12V,一般選16V左右的電壓。



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