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输入电路包括防雷单元,EMI 电路和整流滤波电路。下图为常见开关电源输入回路:
一、防雷单元
基于压敏电阻和陶瓷气体放电管的防雷电路使用的比较多,电路简单价格便宜。
1、MOV1,MOV2 ,MOV3 为压敏电阻,用来吸收雷击的浪涌电压,保护后面的电路,是防雷单元的主要元件。
2、加入保险丝F2,F3,以及气体放电管FDG 的其主要是安全要求,因为压敏电阻的失效模式特点,在遭受雷击或长时间老化后,压敏电阻电压等级会降低,有可能低于电网电压,导致其功耗变大甚至短路,加入保险以及气体放电管,保证压敏出现故障不会造成短路。
3、保险丝F1 一方面是保护后面电路出现故障时断开,另一方面,它也有防雷效果,在遭受雷击时,会有浪涌电流涌入MOV3,有可能导致保险F1 断开,但是如果想要有抗雷击效果,需要使用快速保险。
二、EMI 电路
由于开关电源工作在高频状态及其高di/dt 和高dv/dt,使开关电源存在非常突出的缺点——容易产生比较强的电磁干扰(EMI)信号。其EMI 信号不但具有很宽的频率范围,还具有一定的幅度,经传导和辐射会污染电磁环境,对通信设备和电子产品造成干扰。设计EMI 电路是为了抑制开关电源工作产生的辐射及传导干扰对电网的影响。
EMI 电路中:C1、L1、C2、C3,C4 组成的双π型滤波网络,C1,C4 为X 电容,滤除差模干扰,C2,C3 为Y2 电容,滤除共模干扰。其中L1 为共模电感,能够抑制共模信号。L1 的漏感为差模电感,抑制高频差模信号。C7 为Y2 电容,其在整流桥电流换向时,整流桥断开,输入与滤波电容完全隔开,滤波电容以后处于悬浮状态,所以加入电容C7,在整流桥换向过程中抑制EMI。
EMI 电路对电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。
R1,R2 是安规要求,其主要作用是为了给X 电容放电。需要在较短的时间内将X 电容的电压降低到安全电压一下。
当电源开启瞬间,要对 C5 充电,由于瞬间电流大,加RT1(热敏电阻)就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1 电阻上,一定时间后温度升高后RT1 阻值减小(RT1 是负温系数元件),这时它消耗的能量非常小,后级电路可正常工作。
三、整流滤波电路
交流电压经BRG1 整流后,经C5 滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5 容量变小,输出的交流纹波将增大,所以选着合适的C5 对于系统稳定非常重要。
经验选取:一般没有PFC 的380VAC 开关电源C5 按照1.5-2.5uF/w 来选。按照这个标准可以满足绝大部分电源滤波要求。具体不同要根据环境温度,温度高电容要取大一些。
电容C6 为一高频薄膜电容,它在整流桥换向时提供能量和回路,对电源传导干扰有明显抑制作用。
以上元器件参数不是计算得到的,而是进行了EMI 整改和雷击实验的时候确定最终参数。对于电容C5 可以选择100uf/350V 电解电容串联。对于上一部分设计,我们公司一般都是直流母线直接输入,所以C5 选取可以小一些。
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