简单介绍了电源整流滤波电路的设计

文章目录

前言
一、防护电路设计

1.1.浪涌保护电路设计
1.2.滤波电路设计
1.3.滤波电路设计

二、整流电路设计

1.整流桥
2.波形调整

‍总结

前言

这两天在公司学到了很多东西，做个笔记把他记录下来，还有太多东西要学了。

一、防护电路设计

电源滤波整流电路中防护电路主要分为浪涌保护，短路保护及滤波电路这几部分

1.1.浪涌保护电路设计

1.什么是浪涌浪涌是一种瞬变干扰，在某种特定条件下在电网上造成瞬间电压超出额定正常电压的范围，通常这个瞬变不会持续太长的时间，但有可能幅度相当高。有可能是在仅仅的百万分之一秒内的瞬间突高，比如打雷、或者断开电感负载、或者接通大型负载的一瞬间都会对电网产生很大的冲击。在大多数情况下，如果连接在电网上的设备或电路没有浪涌保护措施，很容易器件就会损坏，损坏的程度会跟器件的耐压等级有关系。
浪涌产生的原因比较多，比如说电源切换，静电，雷击，内部电路等等都有可能产生浪涌干扰。

2.浪涌保护设计浪涌保护电路主要依靠压敏电阻，tvs管等保护元件来进行防护，根据电路参数做好选型就可以了，不过压敏电阻尽量靠近输入侧保险管，这样才能确保在有浪涌电流发生时，保险管能及时烧断，确保后面电路处于开路状态，避免由浪涌电流引起更大的损坏，甚至起火，如下图所示。

1.2.滤波电路设计

滤波电路是防护回路中最重要的一部分，主要是滤除差模干扰和共模干扰。1.共模信号和差模信号通常电源线有三根线：火线L、零线N和地线PE。
电压和电流的变化通过导线传输时有两种形态。
一种是两根导线，分别作为往返线路传输，我们称之为差模。
另一种是两根导线做去路，地线做返回传输, 我们称之为共模。

如上图，蓝色信号是在两根导线内部作往返传输，我们称之为差模。
黄色信号是在信号与地线之间传输，我们称之为共模。
2.共模干扰与差模干扰任何两根电源线上所存在的干扰，均可用共模干扰和差模干扰来表示。
共模干扰在导线与地（机壳）之间传输，属于非对称性干扰，它定义为任何载流导体与参考地之间的不希望存在的电位差。
共模干扰的电流大小不一定相等，但是方向（相位）相同的。
电气设备对外的干扰多以共模干扰为主，外来的干扰也多以共模干扰为主，共模干扰本身一般不会对设备产生危害，但是如果共模干扰转变为差模干扰，干扰就严重了，因为有用信号都是差模信号。

差模干扰在两导线之间传输，属于对称性干扰，它定义为任何两个载流导体之间的不希望存在的电位差。
在一般情况下，共模干扰幅度大、频率高，还可以通过导线产生辐射，所造成的干扰较大。差模干扰幅度小、频率低、所造成的干扰较小。
差模干扰的电流大小相等，方向（相位）相反。
由于走线的分布电容、电感、信号走线阻抗不连续，以及信号回流路径流过了意料之外的通路等，差模电流会转换成共模电流。

3.如何抑制差模干扰和共模干扰
在防护电路中，差模干扰主要是在电路中引入差模电容(x电容)，差模电容提供最短的路径，使差模干扰信号被旁路过滤，从而抑制差模干扰的产生。共模干扰主要是通过电容(Y电容)和电感来滤除共模干扰，在emc防护电路中，共模干扰的影响尤其重要，除了通过电容(Y电容)和电感滤除干扰还可以通过对信号线路进行屏蔽，在PCB 板上大面积铺地降低地线阻抗来减少共模信号强度等方法。

注意事项：
x电容：

x电容应放在共模电感之前吸收差模干扰
x电容容值大于0.1uf时需要添加放电电阻
放电电阻设计要求：输入直流120Vac/240Vdc，看关闭后的波形，要求输入端电压下降的时间常数必须小于1s，并在关机1s内电压必须低于62.5Vdc/125Vdc。

1.3.滤波电路设计

除了浪涌和滤波电路之外，在电源整流电路中还要做到短路保护环节，在电路中由于电路内部或者外在因素的干扰很容易出现短路现象，比如电容在充电时相当于短路状态，很容易出现大电流。利用短路大电流的原理，利用保险管及热敏电阻来对电路进行短路保护，当电路中流经的电流过大时，温度过高保险丝熔断从而来保护电路，保险管一般都是放置在输入前端，但是像电容充电这种情况的话需要用NTC热敏电阻来进行防护，电流过大时温度升高利用热敏电阻负温度系数特性(温度升高,阻值减低）来保护电路，电流正常后阻值恢复成正常值。

二、整流电路设计

整流电路主要是将输入的交流电通过整流桥转变为直流电输出给后级电路使用。

1.整流桥

如图所示，整流桥主要由四个二极管组成，利用二极管的单向导通特性，二极管只允许电流单向通过，所以将其接入交流电路时它能使电路中的电流只按单向流动，使负载得到脉动的直流电。

2.波形调整

经过整流桥输出后的电压波形是一个类似于小山丘的波形，不够平滑，达不到想要的波形，我们可以利用电容的充放电原理来将其进行修正。

滤波电容选型：
在电路中，我们根据电容充放电特性可以得到，当电容容值越大时，输出波形越平缓，波纹小，但是容值的选取并不是越大越好的，要合理选择好电容的容值，电容容值的选择我们更多是通过经验来确定，在宽电压(85-265V)的情况一般选2-3uf/W,单电压(176-265V/85-132V)的情况一般选1uf/W。
还有一个就是电容的耐压，电容耐压选取大于√2*Vrms的范围。
例如：输入单电压220V，输出功率为60W，则该电容的容值为601uf/W=60uf，由于没有60uf的电容，我们选取68uf；则耐压为√2220=311V，这里我们选取400V；所以我们这里就要选用容值68uf，耐压400V的电容。