【经验】开关电源的原理图及各个元器件的应力计算

时间： 2021-08-31 来源：爱浦电子

技术问答

选型帮助

研发客服

商务客服

一、开关电源原理简图

下图是开关电源的原理简图，以反激为例：

图1. 开关电源的原理简图

设定一下主要参数如下：

• 输入电压：Vin=AC176-264V

• 输出电压：Vout=12V

• Vcc电压：Vcc=15V

• 变压器匝比：N

下面对上述图片中的各个元器件进行应力计算

1、整流桥BR1

图2. 整流桥BR1

整流桥如上图体内由4个二极管构成：d1，d2，d3，d4

应最恶劣的情况下是在输入电压最高的时候，即，Vin=264Vac

所以C1上两端的电压373V。

输入电压波形如下图

图3. 输入电压波形

当输入电压处于正半周时，BR1体内二极管d1和d4导通不承受高电压，d2和d3截止承受的高电压，d2电压应力为b点电位减去c点电位，d3电压应力为a点电位减去d点电位。

正半周a、b、c、d点的电位相对于大电容地分别为：373V、373V、0V、0V

d2应力=b-c=373V-0V=373V

d3应力=a-d=373V-0V=373V

输入电压进入负半周时同理可得d1和d4的应力为373V。

即整流桥BR1的工作应力为373V

由于开关电源需要做雷击浪涌试验，所以一般整流桥都选择1000V的整流桥。

2、输入大电容C1

图3.

C1上的电压应力为输入最高电压264V交流电压整流后的电压。

所以C1的工作电压应力为：264×1.414=373V

所以输入电解电容C1一般选择耐压值为400V的电容。

3.开关MOS管Q1

图4.

当开关MOS管Q1开通时，Q1不承受大电压。

当开关MOS管Q1关断时，Q1承受大电压应力。

MOS管电压应力为：最高输入电压+反射电压+漏感产生的尖峰电压。

反射电压一般为：60-120V

最高输入电压：373V

漏感尖峰电压一般为：100左右

所以反激开关电压开关管Q1的工作电压应力为：373+120+100=593V左右

留一定的余量一般选650V左右的MOS管

4.钳位电路D1、R1、C2

图5.

当Q1关断时，钳位二极管D1导通，向C2充电，C2两端的充电电压为Np两端的电压为：反射电压+尖峰电压

假设反射电压为：120V

尖峰电压为：100V

则C2两端的电压为220V，上负下正。

C2下方的电位为：373+220=593V

C2下方宇D1负极相连，相当于D1负极的电位也为593V左右，并且C2电容上电压不能突变，所以D1负极电位相对文档在593V左右。

当Q1导通时，D1正极的电位此时为0V。所以D1的应力为负极电位减去正极电位为：593V

C2上方的电位为373V的恒定值，所以C2的电压应力为：593-373=220V左右

R1和C2为并联，所以R1电压应力为220V左右

5、Vcc整流二极管D2

图6.

Vcc电压为15V，反射电压若为120V时，原边主绕组与Vcc绕组的匝比为120÷15=8.

当Q1关断时，D2是导通的，此时D2不承受大电压就一个二极管压降。

当Q1导通时，D2正极的电位为为负，数值为-（373÷8）=-46.625V。此时D2承受的电压应力为15-46.625=61.625，所以Vcc整流二极管D2的应力大概为：62V左右，留些余量一般D2选耐压值为100V左右的二极管。

6、输出整流二极管及电容D3、C3

图7.

输出电压为12V，反射电压若为120V时，原边主绕组与输出绕组的匝比为120÷12=10.

当Q1关断时，D3是导通的，此时D3不承受大电压就一个二极管压降。

当Q1导通时，D3正极的电位为为负，数值为-（373÷10）=-37.3V。此时D2承受的电压应力为15-37.3=52.3，所以Vcc整流二极管D3的应力大概为：52V左右。留些余量一般D3选耐压值为60V左右的二极管。

C3上的电压为恒定的12V。

C3的电压应力为12V，一般选16V左右的电压。

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 0
| 转发至：

本文由伊哟转载自爱浦电子，原文标题为:开关电源各个元器件的应力计算，本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。

全部评论（0）

暂无评论

【经验】解析整流电路的基本工作原理及简单计算

一个稳定的直流电源是电子装置必不可少的组成部分，它通常由交流电经过稳压、整流和滤波电路组成。爱浦电子在本文将对整流电路的基本工作原理及简单计算进行详细的讲解，为工程师们的设计提供理论基础。

设计经验发布时间 : 2021-08-28

【经验】如何正确理解AC耦合电容，选择性能更好的高频PCB板材料？

爱浦电子在本文将对如何正确理解AC耦合电容进行详细的讲解，为工程师们的设计提供理论基础。在高频电路设计中，经常会用到AC耦合电容，要么在芯片之间加两颗直连，要么在芯片与连接器之间加两颗。看似简单，但一切都因为信号的高速而不同。信号的高速传输使这颗电容变得不“理想”，这颗电容没有设计好，就可能会导致整个项目的失败。因此，对高速电路而言，这颗AC耦合电容没有优化好将是“致命”的。

设计经验发布时间 : 2021-09-02

【经验】了解开关电源PCB的布局、走线原则等设计要点

爱浦电子将在本文介绍开关电源PCB的设计要点。PCB设计是开关电源设计非常重要的一步，对电源的电性能、EMC、可靠性、可生产性都有关联。当前开关电源的功率密度越来越高，对PCB布局、布线的要求也越发严格，合理科学的PCB设计让电源开发事半功倍，以下细节供您参考。

设计经验发布时间 : 2021-08-15

爱浦电子模块电源选型表

提供爱浦电子：AC/DC模块电源：中小功率（2-30W）高性能标准电压（5V、12V）的模块；DC/DC模块电源：小功率（3-20W）、中大功率（30-700W）、微功率（1-2W）模块，提供9-36Vdc、1872Vdc的超宽电压输入；光伏模块电源：BK系列是200-1500VDC超高电压输入高效率高可靠性高隔离电压的 DC-DC 开关稳压模块电源；隔离收发模块。

产品型号	品类	输出功率(W)	输入电压范围(V)	输出电压(V)	输出电流	包装形式（Package）	应用等级	等级认证标准
FD6-18S05A3	模块电源	6W	9V~36V	5V	1.2A	管	工业级	CE/RoHS

选型表 - 爱浦电子立即选型

稳压电源、DC-DC电源、开关电源等详细电路图

本文为大家搜罗了稳压电源、DC-DC电源、开关电源、充电电路、恒流源相关的经典电路资料，为工程师提供鲜的电路图参考资料，电子工程师必看、必学，是电子工程师的智慧锦囊。

技术探讨发布时间 : 2024-11-22

开关电源的整体电压变换过程

“学习开关电源，新手最疑惑的一个点”是什么呢？其实就是开关电源变压器初级输入的是高频的方波直流电，为什么会在变压器次级感应交流电压？从理论上来说，直流是不能通过变压器变压的。那么究竟是什么原因呢？本文且听爱浦电子小编细细说来。

技术探讨发布时间 : 2024-11-20

【选型】国产ACDC电源模块FA3-220S3V3B9D4可替代金升阳LS03-15B03SR2S用于智能开关电源项目

某客户在开发一款智能开关电源项目时，需要用到金升阳的电源模块，给相关的模块进行供电。因为金升阳的模块交期比较久，而且价格也偏贵，所以急需要一款国产成本更低的替代品作为BACK UP。本文将分析如何用国产爱浦电子的ACDC电源模块FA3-220S3V3B9D4替代金升阳的LS03-15B03SR2S。

器件选型发布时间 : 2021-04-30

【经验】无损吸收双管正激电路的工作过程分析

在双管正激开关电源的调试过程中，后级DC/DC变换电路采用了无损吸收的双管正激电路。双管正激电路有着较高的可靠性，这种形式的无损吸收电路对改善上下功率管的开关轨迹也有较好的效果。本篇由爱浦电子分析一下电路的工作过程。

设计经验发布时间 : 2021-08-11

开关电源学习路线，工程师收藏必备！

开关电源相对来说学习是比较难的，考虑的东西也是很多的。一般来说，电源部分的设计周期都是滞后其它模块电路开发的。因为电源是供电系统，要等其它电路供电电压确定后，才好进行设计。电源电路设计周期短，难度又不小，对电源开发工程师是一个不小的挑战。本文爱浦电子来给大家分享开关电源学习路线。

技术探讨发布时间 : 2024-11-19

【技术】高频电源变压器的设计、要求及程序解析

高频电源变压器是工作频率超过中频（10kHz）的电源变压器，主要用于高频开关电源中作高频开关电源变压器，也有用于高频逆变电源和高频逆变焊机中作高频逆变电源变压器的。

技术探讨发布时间 : 2021-09-07

【产品】转换效率81%的DC/DC开关电源BK40-850SXXG2N6，空载功耗消耗≤0.15W

BK40-850SXXG2N6系列DC/DC开关电源是爱浦电子为客户提供的专门面向煤矿类电气客户而设计开发的专用高压电源。该系列电源具有全球输入电压范围、低纹波，低温升、低功耗、高效率、高可靠性、高安全隔离等优点。

产品发布时间 : 2023-01-30

DCDC开关电源电压纹波测量方式

本文爱浦电子以buck非隔离开关电源电路对电压纹波及电感电流测量进行讲解，希望对各位工程师朋友有所帮助。

产品发布时间 : 2024-11-09

【经验】如何从开关电源芯片入手提高输出电压调整率

输出电压调整率是开关电源的一项重要指标，在高压浮地Buck、高压浮地Buck-boost、原边反馈flyback等拓扑应用中，输出电压调整率受电源系统参数影响显著。电源工程师如何从芯片原理入手提高电源间接采样方式下的输出电压调整率呢？爱浦电子将在本文介绍并分享应用实战干货。

设计经验发布时间 : 2021-08-20

【经验】电源PCB的电感放置需要注意哪几个点？

爱浦电子在本文将对电源PCB的电感放置需要注意哪几个点进行详细的讲解。用于电压转换的开关稳压器使用电感来临时存储能量。用于电压转换的开关稳压器使用电感来临时存储能量。这些电感的尺寸通常非常大，必须在开关稳压器的印刷电路板(PCB)布局中为其安排位置。

设计经验发布时间 : 2021-09-19

如何以更少的成本获得更多的系统电源保护？

保护电路是现代电子产品的无名英雄。无论是何种应用，从交流线路到数字负载的长电链都穿插着各种尺寸和形状的保险丝和瞬态电压抑制器。沿着电气路径，电气压力源（例如存储电容器引起的浪涌电流、接线错误或断电引起的反向电流、感应负载开关或闪电引起的过压和欠压）可能会损坏宝贵的电子负载。如何以更少的成本获得更多的系统电源保护？本文爱浦电子来给大家分享

设计经验发布时间 : 2024-11-07