模塊電源的輸入保護(hù)電路

一般模塊電源產(chǎn)品都有內(nèi)置濾波器，能滿足一般電源應(yīng)用的要求。如果需要更高要求的電源系統(tǒng)，應(yīng)增加輸入濾波網(wǎng)絡(luò)?？梢圆捎肔C或π型網(wǎng)絡(luò)，但應(yīng)注意盡量選擇較小的電感和較大的電容。

為了防止輸入電源瞬態(tài)高壓損壞模塊電源，建議用戶在輸入端接瞬態(tài)吸收二極管并配合保險(xiǎn)絲使用，以確保模塊在安全的輸入電壓范圍之內(nèi)。為了降低共模噪聲，可以增加Y(Cy)電容，一般選擇幾nf高頻電容。R為保險(xiǎn)絲，D1為保護(hù)二極管，D2為瞬態(tài)吸收二極管(P6KE系列)。與分立式較大的分別是廠商可以提供模型、外圍電路、模塊各參數(shù)曲線等重要數(shù)據(jù)。

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從公式2可以看出，減小開關(guān)節(jié)點(diǎn)的回路面積會(huì)有效降低電磁干擾水平。如果回路面積減小為原來的3倍，電磁干擾會(huì)降低9.5dB，如果減小為原來的10倍，則會(huì)降低20 dB。設(shè)計(jì)時(shí)，從化圖4和圖5所示的兩個(gè)回路節(jié)點(diǎn)的回路面積著手，細(xì)致考慮器件的布局問題，同時(shí)注意銅線連接問題。盡量避免同時(shí)使用PCB的兩面，因?yàn)橥讜?huì)使電感顯著，進(jìn)而帶來其他問題。恰當(dāng)放置高頻輸入和輸出電容器的重要性常被忽略。若干年以前，我所在的公司曾把我們的產(chǎn)品設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)讓給國外制造商。結(jié)果，我的工作職責(zé)也發(fā)生了很大變化，我成了一名顧問，幫助電源設(shè)計(jì)新手解決文中提到的一系列需要權(quán)衡的事宜及其他眾多問題。這里有一個(gè)含有集成鎮(zhèn)流器的離線式開關(guān)的設(shè)計(jì)例子：設(shè)計(jì)人員希望降低終功率級(jí)中的電磁干擾。傳統(tǒng)的交流-直流(AC-DC)變換器在投運(yùn)時(shí),將向電網(wǎng)注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時(shí)還出現(xiàn)裝置網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)惡化的現(xiàn)象,即所謂“電力公害”,例如,不可控整流加電容濾波時(shí),網(wǎng)側(cè)三次諧波含量可達(dá)(70~80)%,網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)僅有0。我只是簡單地將高頻輸出電容器移動(dòng)到更靠近輸出級(jí)的位置，其回路面積就大約只剩原來的一半，而電磁干擾就降低了約 6dB。而這位設(shè)計(jì)者顯然不太懂得其中的道理，他稱那個(gè)電容為“魔法帽子”，而事實(shí)上我們只是減小了開關(guān)節(jié)點(diǎn)的回路面積。

按照開關(guān)管的開關(guān)條件，DC/DC轉(zhuǎn)換器又可以分為硬開關(guān)（Hard Switching）開關(guān)電源和軟開關(guān)（Soft Switching）兩種。硬開關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)器件 是在承受電壓或流過電流的情況下，開通或關(guān)斷電路的，因此在開通或關(guān)斷過程中將會(huì)產(chǎn)生較大的交疊損耗，即所謂的開關(guān)損耗（Switching loss）。當(dāng)轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài)一定時(shí)開關(guān)損耗也是一定的，而且開關(guān)頻率越高，開關(guān)損耗越大，同時(shí)在開關(guān)過程中還會(huì)激起電路分布電感和寄生 電容的振蕩，帶來附加損耗，因此，硬開關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率不能太高。簡單理解就是類似電源適配器，你的電子產(chǎn)品要插電才能正常運(yùn)行，但是你總不能直接接220V使用，因?yàn)檫@樣會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品燒毀，因此就需要一個(gè)專門的轉(zhuǎn)換裝置。

絕緣柵雙極性晶體管（Insulated Gate Bipolar tansistor，IGBT）是一種復(fù)合開關(guān)器件，關(guān)斷時(shí)的電流拖 尾會(huì)導(dǎo)致較大的關(guān)斷損耗，如果在關(guān)斷前使流過它的電流降到零，則可以顯著地降低開關(guān)損耗，因此IGBT宜采用零電流（ZCS）關(guān)斷方式。IGBT在 零電壓條件下關(guān)斷，同樣也能減小關(guān)斷損耗，但是MOSFET在零電流條件下開通時(shí)，并不能減小容性開通損耗。諧振轉(zhuǎn)換器（ResonantConverter ，RC）、準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器（Qunsi-Tesonant Converter，QRC）、多諧振轉(zhuǎn)換器（Multi-ResonantConverter，MRC）、零電壓開關(guān)PWM轉(zhuǎn)換器（ZVS PWM Converter）、零電流開關(guān)PWM轉(zhuǎn)換器（ZCS PWM Converter）、零電壓轉(zhuǎn)換（Zero-Voltage-Transition，ZVT）PWM轉(zhuǎn)換器和零電流轉(zhuǎn)換（Zero- Voltage-Transition，ZVT）PWM轉(zhuǎn)換器等，均屬于軟開關(guān)直流轉(zhuǎn)換器。電力電子開關(guān)器件和零開關(guān)轉(zhuǎn)換器技術(shù)的發(fā)展，促使了高頻開關(guān)電源的發(fā)展。人們?cè)陂_關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域是邊開發(fā)相關(guān)電力電子器件，320W單組開關(guān)電源邊開發(fā)開關(guān)變頻技術(shù)，兩者相互促進(jìn)推動(dòng)著開關(guān)電源每年以超過兩位數(shù)字的增長率向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。