开关电源输入电路方案及输入整流滤波电路

2017-11-13 07:21分类：电子技术阅读：

开关电源输入电路方案及输入整流滤波电路
开关电源输入电路包含沟通抗搅扰电路、整流电路、滤波电路三个根柢单元电路，如图 3-1 所示。

1.沟通抗搅扰电路
电源输入端的两根沟通线上一起存在共模和差模两种搅扰信号，共模信号是指两根沟通线上接纳到的搅扰信号，有关于参阅点巨细持平、方向一样，如图 3-2（a）输入端的信号所示，例如像电磁感应等搅扰信号薯蓣共模信号；差模信号是指两根沟通线接纳到的搅扰信号，有关于参阅点，巨细持平，方向相反，如图 3-2（b）输入端的信号所示，例如电网电压瞬时不坚定等搅扰信号归于差模信号。
沟通抗搅扰电路如图 3-1（a）所示，接在开关电源的市电工频电压输入端，它只容许 400Hz 以下的低频信号经过,关于 1kHz～50MHz 之间的高频信号具有 40～100dB 的衰减量。它的效果有两个，一是按捺开关电源中的高频辐射不污染工频电网；二是运用电网中高频搅扰不影响开关电源开关作业。
在图 3-1（a）所示的抗搅扰滤波电路中，C1、C2 用以滤除差模搅扰电压信号，C4、C5 用以滤除共模搅扰电压信号，电感 L1、L2 称为共模扼流圈，在一个闭合高磁道率铁芯上绕制两个绕向一样的线圈，当共模电流以一样的方向流过两个线圈时，发作的磁场是一样的，有彼此加强的效果，使每一线圈的共模阻抗增高，共模电流大大削弱，对共模电流信号有较强的按捺效果如图 3-2（a）所示。在差模电流效果下，搅扰电流发作方向相反的磁通，在铁芯中彼此抵消，使线圈电感挨近 0，对差模信号没有按捺效果，为了削减高频电流信号旁路，电感 L1、L2 应具有小的散布电容，应均匀地绕制在一个无气隙的磁芯架骨上；磁芯资料应选用与开关电源频率相一起的资料。其对共模搅扰信号的按捺效果如图 3-2 所示，并且是双向的。

归纳剖析，实习运用中的抗搅扰滤波器电路的滤波特性不对错常抱负，频率进一步上升时，特性就会逐步下降，滤波效果就会变差，选用单级的抗搅扰滤波器，得不到较好的滤波效果，在某些分外场合，可运用 2～3 级串联组合的抗搅扰滤波电路，得到比照抱负的滤波效果，但本钱和造价会添加，出于经济要素思考，通常开关稳压电源只运用一级抗搅扰滤波电路，对共模信号和差模信号的按捺效果暗示可用图 3-3 所标明，并且对搅扰信号的按捺效果是双向的。

诀窍提示：
抗搅扰滤波电路中的电容应选用高频特性好的陶瓷电容或聚酯薄膜电容；其容量C1、C2 通常为 0.1μF/400V，C4、C5为 2200pF/250V，电容的联接引线应尽量短，以减小引线电感。
2.输入整流滤波电路
（1）整流电路
开关电源中输入有些的工频整流和滤波电路称为开关电源的输入整流滤波电路，如图 1-3（b）所示。D1D2D3D4 构成桥式整流电路，将 220V/50Hz 的工频电网电压或别的的沟通正弦电压，如图 3-4（a）所示，进行全波桥式整流输出为单向脉动直流电压，如图 3-5（b）所示，然后经电容滤波成为滑润的直流电流，给功率改换电路供应输入电源。

提示：关于沟通 220V 输入的开关电源，其整流二极管的反向耐压值为 600V，整流二极管的正向电流 ID 要依据开
关电源输出功率 PO 和改换功率 η 的恳求来决议。通常在思考开关电源电源的改换功率时，均要留有必定的余量。通常取 η=0.75，整流电路中的整流二极管的正向电流 ID 的核算公式为：ID=PO/220√2η=PO/231。
（2）滤波电路
整流电路将沟通电压改换为直流脉动电压，这种每一时间都在改动巨细的直流电压不能满意电子电路的恳求。整流后的脉动电压是一个非正弦周期信号，它可分化为直流有些（均匀值）和各种纷歧样频率的正统沟通有些。所以，为了得到滑润的直流电，应尽量下降输出电压的沟通成分，一起要尽量保存直流成分，是输出电压挨近抱负直流电压。可以完结这一使命的电路称滤波电路。
电容器和电感器是根柢的滤波元件，都可以进行滤波，在二极管导通时存储一有些能量，然后再开释出来，然后得到比照滑润的波形。
如图 3-1（b）中所示的 C3 就担任电路电容滤波电路效果，通常 C3 的容量较大，通常为 100～200μF，耐压为输入沟通电压有用值的 2 倍以上，通常取耐压值应大于 400V。
关于滤波电容的容量，通常按波纹电压值的恳求来断定，但在开关电源中则是按波纹电流的容许值来断定电容容量，这么做比照安全。由于滤波电容中有电流流过期，会在其内部发作功耗，即而发热，而这种发热会致使电解电容器的运用寿数下降，各种电容器都有规矩的容许波纹电流值，严厉按规矩运用，可确保电解电容有 2000h 的运用寿数。
电解电容的运用温度每下降 1℃，寿数可加倍延伸，所以应当恰当添加纹波电流的裕量不只添加电解电容的运用寿数并且波纹电压也可按份额下降。
可是，滤波电容的容量较大时，开机时电流较大，对稳妥管、整流管有必定的损害，所以，通常开关电源电路中，常在沟通输入端串入负温度体系的热敏电阻（NTC），如图 3-1（a）中 TH 所示，开机刹那间的充电电流收到 NTC 电阻捆绑，在 14～60 秒后，NTC 元件升温相对安稳，其分压降至零点几伏，完结软主张，不影响电源作业。
对通常铝电解（液态电解液）电容器来说，假定当额外温度为 105℃ 时，其作业寿数为 2000 小时，温度每添加 10℃，寿数便折半；按预算，假定作业温度为 65℃ 时其运用寿数可达 32000 小时（即 3.6 年），作业温度为 45℃ 时运用寿数为128,000 小时（即 14.6 年）。
对另一种 Os-Con 电容（铝固体电解电容器）来说，温度每添加 20℃，寿数下降程度加大 10 倍。假定当额外温度为 105℃ 时，其作业寿数为 2000 小时，则运用温度是 65℃ 时其运用寿数可达 200,000 小时（即 22 年），运用温度是 45℃ 时，其作业寿数可达 200 万小时（即 220 年）。这儿的温度不只仅是环境温度，与滤波电流巨细在 ESR（等效串联电阻）上发作的芯内温升也严密有关。
诀窍提示：
（1）电解电容因电容逾越运用寿数期或电解液干涸失效也是构成电路缺点首要要素之一。
（2）通常铝电解电容器，温度每添加 10℃，寿数折半，当温度为 150℃ 时，其作业寿数仅为 2000 小时，铝固体电解电容器 Os-Con，一样额外参数下，比通常铝电解（液态电解液）电容器运用寿数要长许多。
（3）下降滤波电容器的作业电压对延伸电容器作业寿数效果不显着。