整流器是常用设备之一，通过整流器，我们能够对电流类型加以转换。为增进大家对整流器的认识，本文将对整流器、整流器的工作原理予以介绍。如果你对整流器或者整流器的相关知识具有兴趣，不妨和小编继续往下阅读哦...
UPS电源，也就是我们常说的不间断电源。通常情况下，UPS电源都带有保护作用。为增加大家对UPS电源的认识，本文将对UPS电源的内部结构以及UPS电源的防雷误区予以介绍。如果你对UPS电源具有兴趣，不妨和小编一同往下...
继电器在电路中具备非常重要的作用，上篇继电器相关文章中，小编对磁保持继电器进行了详细阐述。本文中，小编将对步进继电器予以阐述，主要内容在于介绍步进继电器的工作原理、特点、检测方法。最后，小编还将介绍...
AC220V电路2KV防雷滤波设计 图1 AC220V电路2KV防雷滤波设计 图2 接口电路设计概述： 交流电源接口通过电源线与电网连接为电气设备提供电能，产品在工作中产生各种干扰，如电源变换电路、高频变压器、数字电路等产生的干扰，这些干扰通过电源接口形成对电网的传导干扰以及对空间的辐射干扰； 当电网上有大功率感性负载通断或电网遭受雷击时，会在电源接口产生瞬态的脉冲干扰和浪涌干扰，若电源接口不进行防护滤波设计，这些干扰容易影响产品的正常工作，雷电干扰甚至能损坏设备，因此交流电源接口需要进行电磁兼容设计，确保设备工作稳定； 本方案从EMC原理上，进行了相关的抑制干扰和抗敏感度的设计；同时兼容接口防雷设计；本方案防雷电路设计可通过IEC61000-4-5标准，共模2000V，差摸1000V的接口防雷测试。 电路EMC设计说明： 1.电路滤波设计要点： L1、C1、C3、C4组成第一级滤波电路。C1为差模滤波电容，主要滤除差模干扰；C3、C4为共模滤波电容，为共模干扰提供低阻抗回路；L1为共模滤波电感，对共模干扰进行抑制。 L2、C2、C5、C6组成第二级滤波电路，C2为差模滤波电容，主要滤除差模干扰，C5、C6为共模滤波电容，为共模干扰提供低阻抗回路，L2为共模滤波电感，对共模干扰进行抑制； 若产品功率大，干扰强，单级滤波插入损耗有限，则设计前期需要考虑多级滤波； C19为整流桥的高频滤波电容，一般采用小电容，主要为整理桥的高频谐波电流提供回流路径； C20为变压器的高频滤波电容，一般采用小电容，主要为变压器的高频谐波电流提供回流路径； C15和R13组成续流管上的削尖峰电路，C15电容典型取值为1000pF，R13电阻典型取值为10Ω； C12和R12组成PWM控制线上的滤波电路，C12电容典型取值为47pF，R12电阻典型取值为10Ω，其值可根据后续测试情况进行调整； L4和C8组成输出端滤波电路，主要为输出端口进行共模和差模滤波； 各种功能地通过电容连接，电容典型取值为1000pF，其值可根据后续测试情况进行调整； 2. 电路防护设计要点 RV1、RV2、RV3、GDT1组成第一级防护电路，其中RV1进行差模防护、RV2、RV3、GDT1进行共模防护。 RV2、RV3、GDT1防护器件会导致绝缘耐压试验不能通过，当接口需要考虑绝缘耐压试验时建议去掉RV2、RV3、GDT1三个元器件。 3.特殊要求 电路中所有的电容应符合安规的要求，差模电容选取额定电压250V以上X电容，共模电容选取额定电压250V的Y电容； 因为压敏电阻失效模式为短路，可能会造成大电流，所以需要增加保险丝F1，并且保险丝F1位置要靠近接口放置。 4.器件选型要点 交流电源接口电路中的Y电容（C3、C4和C5、C6）容值选取范围为100pF~4700pF，典型值选取2200pF； 交流电源接口电路中的X电容（C1和C2）容值选举范围为0.1μF~2.0μF第一级中的X电容C1典型值选取0.33μF，第二级滤波中的X电容C2典型值选取1.0μF； L1、L2、L4为共模电感，共模电感感值范围为100μH~30mH，典型值选取15mH； 输出端的滤波电容C8取值范围为100PF~0.1uF，典型取值为10nF； RV1、RV2、RV3压敏电阻选择压敏电压范围466V~616V，典型值选取550V，压敏电阻RV1的通流量(10次冲击)选择大于等于167A，压敏电阻RV2、RV3的通流量(10次冲击)选择大于等于167A； GDT1气体放电管选择直流击穿电压为466V~616V，典型值选取550V，通流量选择大于等于167A。
DC/DC电源指的是直流转直流的电路，有升压降压两种电路，按理来说，LDO也是DCDC电源，但行业内只认为以开关形式实现的电源为DC/DC电源。 一，DC/DC基本拓扑 Buck、Boost型 电感电压伏秒平衡定律 一个功率变换器，当输入、负载和控制均为固定值时的工作状态，在开关电源中，被称为稳态。稳态下，功率变换器中的电感满足电感电压伏秒平衡定律：对于已工作在稳态的DC/DC功率变换器，有源开关导通时加在功率电感上的正向伏秒一定等于有源开关截至时加在该电感上的反向伏秒。 1. BUCK降压型 先来看一下原理图 BUCK电路原理和信号转变过程 当PWM驱动高电平使得NMOS管S1导通，忽略MOS管的导通压降，电感电流呈线性上升，此时电感正向伏秒为：V*Ton=(Vin-Vo)*Ton 当PWM驱动低电平使得NMOS管S1截至时，电感电流不能突变，经过续流二极管形成回路(忽略二极管压降)，给输出负载供电，此时电感电流下降，此时电感反向伏秒为：V*Toff=Vo*(Ts-Ton) 根据电感电压伏秒平衡定律可得：(Vin-Vo)*Ton=Vo*(Ts-Ton) 即 Vo=D*Vin (D为占空比) 2.BOOST升压型 和BUCK电路类似的分析方法，当MOS管导通时，电感的正向伏秒为：Vin*Ton；当MOS管截至时，电感的反向伏秒为：(Vo- Vin)*(Ts-Ton) 根据电感电压伏秒平衡定律可得：Vin*Ton=(Vo- Vin)*(Ts-Ton) 即 Vo=Vin/(1-D) matlab仿真图： matlab仿真图 仿真Vout升压过程 3.同步整流技术 由于二极管导通时至少存在0.3V的压降，因此续流二极管D所消耗的功率将会称为DC/DC电源主要功耗，从而严重限制了效率的提高。为解决该问题，以导通电阻极小的MOS管取代续流二极管。然后通过控制器同时控制开关管和同步整流管，要保证两个MOS管不能同时导通，负责将会发生短路。 二、DC/DC电源调制方式 DC/DC电源属于斩波类型，即按照一定的调制方式，不断地导通和关断高速开关，通过控制开关通断的占空比，可以实现直流电源电平的转换。DC/DC电源的调制方式有三种：PWM方式、PFM方式、PWM与PFM的混合方式。 1.PWM(脉冲宽度调制) PWM采用恒定的开关频率，通过调节脉冲宽度(占空比)的方法来实现稳定电源电压的输出。在PWM调制方式下，开关频率恒定，即不存在长时间被关断的情况。 优点：噪声低、效率高，对负载的变化响应速度快，且支持连续供电的工作模式。 缺点：轻负载时效率较低，且电路工作不稳定，在设计上需要提供假负载。 2.PFM(脉冲频率调制) PFM通过调节开关频率以实现稳定的电源电压的输出。PFM工作时，在输出电压超过上阈值电压后，其输出将关断，直到输出电压跌落到低于下阈值电压时，才重新开始工作。 优点：功耗较低，轻负载时，效率高且无需提供假负载。 缺点：对负载变化响应较慢，输出电压的噪声和纹波相对较大，不适合工作于连续供电方式。 三、DC/DC芯片的内部构造 接下来我们来看看DC/DC电源芯片内部的单元模块，并且给大家看看基本拓扑与电源芯片的联系，先来看一个图。 一款电源背光IC的内部原理框图 1.Vref&Error Amp基准电压与误差放大器 误差放大器的作用就是将反馈电压(FB引脚电压)与基准电压（200mv）的差值进行放大，然后再用该信号去控制PWM输出信号的占空比。 2.Thermal Shutdown 温度保护：当温度高于限定值，芯片停止工作。 3.soft start软启动电路：用于电源启动时，减小浪涌电流，使输出电压缓慢上升，减小对输入电源的影响。 四、DC/DC电路的硬件设计参数选择标准 1.设置输出电压：先选择合适的R2,R2过小会导致静态电流过大，从而导致加大损耗；R2太大会导致静态电流过小，而导致FB引脚的反馈电压对噪声敏感，一般在数据手册中有推荐值范围参考。选定R2，根据输出电压计算R1的值，R1=((Vout-Vref)/Vref)*R2。电压选定以后，开关电源会自动调节占比总，取得我们想要的电压。 2.电感：电感的选择要满足直到输出最小规定电流时，电感电流也保持连续。在电感选取过程中需要综合输出电流、纹波、体积等多个因素进行考虑。较大的电感将导致较小的纹波电流，从而导致较低的纹波电压，但是电感越大，将具有更大的物理占用面积，更高的串联电阻和更低的饱和电流。电感感值越小，开关电源PWM信号的频率就越高，一般开关电源很少有好过10MHz的开关频率，大部分在100K~1MHz之间，所需要的功率电感值在2.2uH~22uH之间。 3.输出电容：输出电容的选择主要是根据设计中所需要的输出纹波的要求来进行选取。电容产生的纹波:相对很小，可以忽略不计;电容等效电感产生的纹波:在300KHz~500KHz以下，可以忽略不计；电容等效电阻产生的纹波：与ESR和流过电容电流成正比，该电流纹波主要是和开关管的开关频率有关，基本为开关频率的n次谐波，为了减少纹波，让ESR尽量小。需要在开关电源输出端增加pF级电容，减少百兆级噪声的干扰。
问题描述问题来源于错误将磁珠应用于电源端口，磁珠作为串联再电路中应用，流过较大电流的时候，其可靠性太差了，读者可以尝试用下图1的电路，保险F1使用1A 的PTC，磁珠也使用1A额定电流的磁珠，拿导线直接将C3短路，不出意外，电路上最先烧毁的器件将会是磁珠。由于磁珠比较优越的频率特效，以及较简单的等效电路（见图2），在一般信号断上使用还是磁珠为主，但是电源上使用，就要更换可靠性更高的扼流圈。 图1 ：磁珠用于端口输入损坏实物图 适合直流端口的扼流圈我们先总结一下适合替代磁珠的扼流圈需要具备的几个条件：1）、必须使用分组绕法的扼流圈；扼流圈的绕法有双线并绕和分组绕线两种，采用分组绕法的主要原因是扼流圈用于电源端口，必须要通过EMC的浪涌、EFT、ESD等高压测试，双线并绕的模式由于间距小，必然会产生打火甚至短路的情形。图3 ：扼流圈的两种绕法2）、额定电流扼流圈的额定电流主要是考虑电感的发热，一般应用降额60%绰绰有余。并且成本的上升也不会很多。差模电流流过共模电感是互相抵消的，也就是说磁路里面没有刺痛产生，差模电流流过时候没有阻力，么有损耗，因此扼流圈是很难饱和的。举例子，一个额定电流5A的共模电感流过100A的差模电流也不会饱和，当然前提是这个导线要足够大。3）、截止频率截止频率的从定义上描述：截止频率定义在输出信号能量大幅上升（或大幅下降）、失去“阻止”（或失去“通过”）信号效果。在DC输入的共模电感设计中，截止频率表示共模电感无法阻止更高（3dB）的频率通过的频率点。4）、共模电感的阻抗电感越大，频率越高，共模电感阻抗就越大，其计算公式如下： 6）、电感降额电感的降额等级一般有三种，如下图所示，I级为最高等级，II级为中等等级，III级为最低等级。图6：电感的降额等级 设计举例根据上述的简单的科普，我们举一个扼流圈的选型例子。假设有一个产品，输入为24V/2A，在100Mhz的干扰频率时，希望获得1000Ω的等效阻抗，计算的步骤如下：（1）、选择额定电流，3/60%=3.3A；（2）、用于电源端口，因此需要分组绕法；经过简单的计算，我们可以选择TDK的ACM90V-152-2PL-TL00共模电感，该电感在100Mhz大约可以获得1500Ω的阻抗，电感采用分组绕法。 总结 铁氧体磁珠由于良好的密封性，几乎不会有辐射泄漏，其干扰主要通过转化为热能消耗，在应用在信号的端口处有十分明显的效果，但是由于铁氧体占据大部分的体积，其内部线圈的面积被压缩得很小，其电流很难做大，即使做大电流的磁珠，其价格也是非常昂贵，因此，在电源端口处，使用共模电感的扼流圈替代磁珠，是最好的解决措施，读者如果有兴趣，可以尝试拿一个1.5A的自恢复保险和一个2A的磁珠串联，然后短路，结果肯定是磁珠先烧毁，但是保险还没动作。
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