【正文】 置和家用電器中的過(guò)壓保護(hù)器。、（mm）等規(guī)格。有關(guān)系式UR≈。IP是瞬時(shí)脈沖峰值電流。而當(dāng)TA↓時(shí)PP↑。TVS的鉗位時(shí)間極短，僅1ns，所能承受的瞬態(tài)脈沖峰值電流卻高達(dá)幾十至幾百A。IF為正向電流，IRM為最大反向 恢復(fù)電流，tIr為反向恢復(fù)電流，通常規(guī) 定Irr=。此后反向電流逐漸減小，并且在t=t3時(shí)刻達(dá)到規(guī)定值Irr。由于基區(qū)很薄，反向恢復(fù)電荷很小，不僅大大減小了trr值，還降低了瞬態(tài)正向電壓，使管子能承受很高的反向工作電壓。從內(nèi)部結(jié)構(gòu)看，可分成單管、對(duì)管兩種。對(duì)于鉗位二極管和阻塞二極管的選取參見(jiàn)表6：表6 鉗位二極管和阻塞二極管的選取u/V鉗位電壓UB鉗位二極管（TVS）阻塞二極管（SRD）100/11590P6KE91（91V/5W）BYV26B（400V/1A）85～265200P6KE200（200V/5W）BYV26C（600V/1A）230177。已知高頻變壓器的初級(jí)匝數(shù)NP=83匝，次級(jí)匝數(shù)Ns=15匝，直流輸入電壓最大值UImax=375V（對(duì)應(yīng)于交流輸入電壓最大值umax=265 V）。需要指出，肖特基二極管的最高反向工作電壓一般不超過(guò)100V，僅適合作低壓、大電流整流用。 輸出濾波電容的選取輸出濾波電容C2上的紋波電流很大，在前面已求出IRI=，進(jìn)而求出C2上的功率損耗 （）式（）中r0為濾波電容的等效串聯(lián)電阻（ESR）。在固定負(fù)載的情況下，通過(guò)C2的交流電流標(biāo)稱值必須滿足下列條件： （）即=（~2）IRI=（~2）∈（~）。 控制端電容及串聯(lián)電阻的選擇控制端電容一般取47μF/10V，普通電解電容器即可。此外，TL431還能構(gòu)成電壓比較器、電源電壓監(jiān)視器、延時(shí)電路、精密恒流源等。TL431的電壓溫度系數(shù)αT=3010－6／℃（即30ppm／℃）。圖中，A為陽(yáng)極，使用時(shí)需接地。TL431的電路符號(hào)和基本接線如圖2所示。其工作原理是當(dāng)輸出電壓Uo發(fā)生波動(dòng)時(shí)，在陰極上形成誤差電壓，使LED的工作電流IF產(chǎn)生相應(yīng)變化，再通過(guò)光耦去改變控制端電流IC的大小，調(diào)節(jié)TOPSwitchII的輸出占空比，使Uo不變，達(dá)到穩(wěn)壓目的。普通光耦合器只能傳輸數(shù)字（開(kāi)關(guān)）信號(hào)，不適合傳輸模擬信號(hào)。在單片開(kāi)關(guān)電源中，利用線性光耦合器可構(gòu)成光耦反饋電路，通過(guò)調(diào)節(jié)控制端電流來(lái)改變占空比，達(dá)到精密穩(wěn)壓目的。當(dāng)輸出電壓保持恒定時(shí)，它等于直流輸出電流IC與直流輸入電流IF的百分比。線性光耦合器與普通光耦合器典型的CTRIF特性曲線。這是其重要特性。②推薦采用線性光耦合器，其特點(diǎn)是CTR值能夠在一定范圍內(nèi)做線性調(diào)整。 自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的選擇(1) 自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的原理及特點(diǎn)自恢復(fù)保險(xiǎn)絲（ResettableFuse）的英文縮寫為RF。它具有體積小、種類規(guī)格齊全、開(kāi) 關(guān)特性好、能自行恢復(fù)、反復(fù)使用、不需維修 等優(yōu)點(diǎn)。由于聚合物能將導(dǎo)電鏈緊密地束縛在晶狀結(jié)構(gòu)上，因此常態(tài)下的電阻非常低，僅為零點(diǎn)幾Ω左右。正是這種“低阻（通態(tài)）超高阻（斷態(tài)）”的可持續(xù)轉(zhuǎn)換，才使之能反復(fù)使用而無(wú)須更換。它屬于高分子聚 合物－導(dǎo)體，而PTC元件是由鈦酸鋇與稀土元素?zé)Y(jié)而成的陶瓷材料；此外PTC元件在常溫下的電阻值較大，不適合作保險(xiǎn)絲使用。反饋電壓UFB經(jīng)穩(wěn)壓管VDZ2和電阻R1分壓后提供門極電壓UG。 輸出過(guò)電壓保護(hù)電路 輸入欠電壓保護(hù)電路的設(shè)計(jì)。有公式 （）欠電壓值U1=100V，故取R1=1MΩ，再與UB= =。Css可限制光耦合器中LED導(dǎo)通時(shí)的尖峰電流，進(jìn)而限制占空比。R1 () 式（）中，UZ2=，UF=(典型值)，需要確定的只是R1上的壓降UR1。單片開(kāi)關(guān)電源須采用線性光耦合器，要求CTR=80％～160％，可取中間值120％。下面需最終算出恒定輸出電流IOH的期望值。In(Ic2/Is) () 式中，k為波爾茲曼常數(shù)，T為環(huán)境溫度(用熱力學(xué)溫度表示)，q是電子電量。 因?yàn)榍耙亚蟪鯥R1=IF=IC2=，所以UBE2=(kT/q)In(Ic2/Is)=(10 14A)= 又因IE2≈IC2，故UR5=IC2R5=100Ω=，由此推導(dǎo)出UR6=UR5＋UBE2=＋0662=。T/R3=(℃)25℃/= 恒流準(zhǔn)確度為：γ=(I＇OHIOH/IOH)為了抑制這種反向恢復(fù)電流，減少損耗，而提出了一種無(wú)損緩沖電路。 采用繼電器的限流保護(hù)電路電路電源接通瞬間，輸入電壓經(jīng)整流（D1～D4）和限流電阻R1對(duì)濾波電容器C1充電，防止接通瞬間的浪涌電流，同時(shí)輔助電源Vcc經(jīng)電阻R2對(duì)并接于繼電器K線包的電容器C2充電，當(dāng)C2上的電壓達(dá)到繼電器K的動(dòng)作電壓時(shí)，K動(dòng)作，電源進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)[14]。此種驅(qū)動(dòng)電路適用于小容量的IGBT。 高頻整流回路中的整流二極管正向?qū)〞r(shí)有較大的正向電流流過(guò),在其受反偏電壓而轉(zhuǎn)向截止時(shí),由于PN結(jié)中有較多的載流子積累,因而在載流子消失之前的一段時(shí)間里,電流會(huì)反向流動(dòng),致使載流子消失的反向恢復(fù)電流急劇減少而發(fā)生很大的電流變化(di/dt)。當(dāng)采用零電流、零電壓開(kāi)關(guān)時(shí),這種諧波干擾將會(huì)很小。而諧波和寄生振蕩的能量,通過(guò)輸入輸出線傳播時(shí),都會(huì)在空間產(chǎn)生電場(chǎng)和磁場(chǎng)。而印刷線路板(PCB)走線通常采用手工布線,具有更大的隨意性,這增加了PCB分布參數(shù)的提取和近場(chǎng)干擾估計(jì)的難度. EMI測(cè)試技術(shù)目前診斷差模共模干擾的三種方法：射頻電流探頭、差模抑制網(wǎng)絡(luò)、噪聲分離網(wǎng)絡(luò)。(1) 濾波針對(duì)開(kāi)關(guān)電源主要通過(guò)電源線向外傳輸噪聲的特點(diǎn)，采用濾波技術(shù)抑制干擾，可分為：交流側(cè)濾波、直流側(cè)濾波及其他一些輔助措施。直流側(cè)濾波：在開(kāi)關(guān)電源的直流輸出側(cè)插入如圖E所示的電源濾波器，它由共模扼流圈L扼流圈L2和電容CC2組成。TOPSwitchⅡ由導(dǎo)通變成截止時(shí)，在開(kāi)關(guān)電源的一次繞組上就會(huì)產(chǎn)生尖峰電壓，這是由于脈沖變壓器漏感造成的，通常用瞬態(tài)電壓抑制器（TVS）D6和超快恢復(fù)二極管（SRD）D5組成的電路進(jìn)行鉗位，也有用R、C電路的，但效果要稍差一些。在磁芯結(jié)構(gòu)尺寸、繞線匝數(shù)一定的情況下，線圈的繞組排列是減小漏感的重要因素，如圖4所示，繞組應(yīng)按同心方式排列，全部用漆包線繞制，留有安全邊距，且在次級(jí)繞組與反饋繞組之間加上強(qiáng)化絕緣層。初級(jí)繞組分布電容的影響尤為顯著。將電路置于屏蔽殼中，屏蔽殼可靠接地或中性線，接縫處最好焊接，以保證電磁的連續(xù)性。為。減少了一、二次側(cè)的電場(chǎng)的耦合干擾。3 屏蔽抑制輻射噪聲的有效方法是屏蔽。當(dāng)次級(jí)匝數(shù)很少時(shí)，為了增加與初級(jí)的耦合，宜采用多股線平行并繞方式均勻分布在整個(gè)骨架上，以增加覆蓋面積。 其他：C3為安全電容，能濾除初、次級(jí)繞組耦合電容引起的干擾。、B、C、D所示，其中L為共模扼流圈，圖A、B中的電容器C能濾除串模干擾。差模抑制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量結(jié)果可直接與標(biāo)準(zhǔn)限值比較，但只能測(cè)量共模干擾。(4) 其他原因元器件的寄生參數(shù)，開(kāi)關(guān)電源的原理圖設(shè)計(jì)不夠完美，印刷線路板（PCB）走線通常采用手工布置，具有很大的隨意性，PCB的近場(chǎng)干擾大，并且印刷板上器件的安裝、放置，以及方位的不合理都會(huì)造成EMI干擾[6]。(3) 交流輸入回路產(chǎn)生的干擾 無(wú)工頻變壓器的開(kāi)關(guān)電源輸入端整流管在反向恢復(fù)期間會(huì)引起高頻衰減振蕩產(chǎn)生干擾。 功率開(kāi)關(guān)管在導(dǎo)通時(shí)流過(guò)較大的脈沖電流。若按耦合通路來(lái)分,可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。 IGBT驅(qū)動(dòng)電路，為了使IGBT穩(wěn)定工作，一般要求雙電源供電方式，即驅(qū)動(dòng)電路要求采用正、負(fù)偏壓的兩電源方式，輸入信號(hào)經(jīng)整形器整形后進(jìn)入放大級(jí)，放大級(jí)采用有源負(fù)載方式以提供足夠的門極電流。不僅如此，由于開(kāi)通時(shí)C1上的能量轉(zhuǎn)移到C2，關(guān)斷時(shí)C2和L1上的能量轉(zhuǎn)移到負(fù)載，這種緩沖電路的損耗很低，效率很高[13]。100%=%≈8%與設(shè)計(jì)指標(biāo)相吻合。下面就用此值來(lái)估算UBE1，進(jìn)而確定電流檢測(cè)電阻R3的阻值： UBE1=(10 14A)= R3=IBE1/IOH=。ICIC1分別為VTVT2的集電極電流。則 IOH=UBE1/R3 ()利用下面二式可以估算出VTVT2的發(fā)射結(jié)壓降： UBE1=(kT/q)令R1=39Ω時(shí)，UR1=。(對(duì)應(yīng)于最大占空比Dmax)～(對(duì)應(yīng)于最小占空比Dmin)，現(xiàn)取中間值IC=。 μF電解電容器[9]。 （） 軟啟動(dòng)電路的設(shè)計(jì)： 軟啟動(dòng)電路增加軟啟動(dòng)電容Css可消除上電瞬間對(duì)電路造成的沖擊，使輸出電壓平滑的升高。設(shè)VT的發(fā)射結(jié)電壓UBE=，VD4導(dǎo)通壓降UF4 =。當(dāng)次級(jí)出現(xiàn)過(guò)電壓時(shí)，Uo↑→UFB↑→UG↑，就觸發(fā)SCR并使之導(dǎo)通，進(jìn)而使控制端電壓Uc變成低電平，將TOPSwitchII關(guān)斷，起到保護(hù)作用。 單片開(kāi)關(guān)電源保護(hù)電路的設(shè)計(jì) 輸出過(guò)電壓保護(hù)電路的設(shè)計(jì)。在過(guò)流故障消除后的幾s之內(nèi)，隨著溫度的降低，電阻值又迅速減小。當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí) ，電流急劇增大，導(dǎo)電鏈產(chǎn)生的熱量使聚合物從晶狀膠體變成非晶狀膠體，原本被束縛的導(dǎo)電鏈便自行分離斷裂，器件的電阻值就迅速增加幾個(gè)數(shù)量級(jí)，呈開(kāi)路狀態(tài)，立即將電流切斷 ，起到保護(hù)作用。自恢復(fù)保險(xiǎn)絲具有開(kāi)關(guān)特性，亦稱之為聚合物開(kāi)關(guān)（polyswitch）。傳統(tǒng)的保險(xiǎn)絲屬于一次性過(guò)流 保護(hù)器，使用很不方便。鑒于此類光耦合器呈現(xiàn)開(kāi)關(guān)特性，其線性度差，適宜傳輸數(shù)字信號(hào)(高、低電平)，因此不推薦用在開(kāi)關(guān)電源中。這是因?yàn)楫?dāng)CTR＜50%時(shí)，光耦中的LED就需要較大的工作電流(IF＞)，才能正?？刂茊纹_(kāi)關(guān)電源IC的占空比，這會(huì)增大光耦的功耗。線性光耦合器的CTRIF特性曲線具有良好的線性度，特別是在傳輸小信號(hào)時(shí)，其交流電流傳輸比(ΔCTR＝ΔIC/ΔIF)很接近于直流電流傳輸比CTR值。這表明欲獲得同樣的輸出電流，后者只需較小的輸入電流。此外，在傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)還需考慮上升時(shí)間、下降時(shí)間、延遲時(shí)間和存儲(chǔ)時(shí)間等參數(shù)。(1) 光耦合器的性能特點(diǎn)光耦合器的主要優(yōu)點(diǎn)是單向傳輸信號(hào)，輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離，抗干擾能力強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)，傳輸效率高。它是以光為媒介來(lái)傳輸電信號(hào)的器件，通常把發(fā)光器（紅外線發(fā)光二極管LED）與受光器（光敏半導(dǎo)體管）封裝在同一管殼內(nèi)。TL431的穩(wěn)壓原理可分析如下：當(dāng)由于某種原因致使Uo↑時(shí)，取樣電壓UREF也隨之升高，使UREFUref，比較器輸出高電平，令VT導(dǎo)通，Uo↓。UREF是輸出電壓Uo的設(shè)定端，外接電阻分壓器[11]?！?6V，陰極工作電流IKA=1～100mA。TL431系列產(chǎn)品包括TL431C、TL431AC、TL431I、TL431AI、TL431M、TL431Y，共6種型號(hào)。 TL431型可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器的選擇TL431是由美國(guó)德州儀器公司（TI）～36V可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器。 反饋電路中整流管的選取表10中的URM（已知：≥）為整流管最高反向工作電壓，前面已知，要求如表10，由表可知選Philips公司的BAV21比較合適。輸出紋波電壓由式（）決定URI=ISP此時(shí)U(BR)S=，URM≥，已不再適合采用肖特基二極管，如上所述，采用耐壓100V以上的超快恢復(fù)二極管。再根據(jù)式（）求得URM≥。典型產(chǎn) 品有Motorola公司生產(chǎn)的MBR系列肖特基二極管。幾十A的快恢復(fù) 、超快恢復(fù)二極管一般采用TO3P金屬殼封裝，更大容量（幾百A至幾kA）的管子則采用螺栓型或平板型封裝[3]。超快恢復(fù)二 極管則是在快恢復(fù)二極管基礎(chǔ)上發(fā)展而成的，其反向恢復(fù)電荷進(jìn)一步減小，trr值可低至幾十ns。由t1到 t3的時(shí)間間隔即為反向恢復(fù)時(shí)間trr。 當(dāng)tt0時(shí)，由于整流管上的正向電壓突然變成反向電壓，因此正向電流迅速減小，在 t=t1時(shí)刻，iF=0。 (2) 阻塞二極管反向恢復(fù)時(shí)間tIr反向恢復(fù)時(shí)間tIr的定義是電流通過(guò)零點(diǎn)由正向轉(zhuǎn)向反向，再由反向轉(zhuǎn)換到規(guī)定低值的時(shí)間間隔。 （a）外形 （b）符號(hào) （c）伏安特性 瞬態(tài)電壓抑制器瞬態(tài)電壓抑制器在承受瞬態(tài)高電壓（例如浪涌電壓、雷電干擾、尖峰電壓）時(shí) ，能迅速反向擊穿，由高阻態(tài)變成低阻態(tài)，并把干擾脈沖鉗位于規(guī)定值，從而保證電子設(shè)備或元器件不受損壞。TVS的峰值脈沖功率PP與干擾脈沖的占空比（D）以及環(huán)境溫度（TA）有關(guān)。Uc是在1ms時(shí)間內(nèi)器件可承受的最大峰值電壓。(c)中 ，UB、IT分別為反向擊穿電壓（即鉗位電壓）、測(cè)試電流。瞬態(tài)電壓抑制器是一種硅PN結(jié)器件，其外型與塑封硅整流二極管相似，（a）。式（）可作為驗(yàn)證公式[7]。初級(jí)繞組導(dǎo)線的橫截面積58JA/mm178。導(dǎo)線外徑（單位是mm）的計(jì)算公式為 （）將b=，M=3，Ns=15匝一并代入式（）中得到，DSM=。(21) 計(jì)算出濾波電容上的紋波電流IRI先求出輸出電流Io=Po/Uo=50W/24V=，再代入式（）： （）將ISRMS=，Io=（）中計(jì)算出，IRI=(22) 計(jì)算次級(jí)裸導(dǎo)線直徑有公式 （）將ISRMS=，J=（）中求出，DSm=。 （）(18) 計(jì)算留有氣隙時(shí)磁芯的等效電感 （）將Lp= μH，Np=83匝代入式（）得到，ALG=178。將SJ=178。故不選用。計(jì)算電流密度的