输入电压:220Vac ±20% 176~264V
60A 浪涌限流
输出:
V_s1=24V I_s1=2A
V_s2=12V I_s2=3A
V_s3=8V I_s3=3A
V_s4=15V I_s4=0.1A
Pout=109.5 W 效率为0.85 Pint=128.82 W
无 PFC,PF≈0.6,满载低压输入有效值电流:Irms=1.22A
D=0.43
Fsw=52KHZ
(一)防雷、短路保护、开机限流
慢断陶瓷保险丝((T3.15A 300V 慢断陶瓷保险丝))
(电流)1.5 倍额定负载过载保护裕量。 放大系数取 2 倍(带 NTC 可适当降低,最低 1.8 倍): Ifuse(min)=1.22×2=2.44A
最小理论额定电流 2.44A,标准保险丝档位:2A、3.15A。 2A 小于 2.44A,满载叠加冲击存在误熔断风险,优先选 3.15A(5×20mm 陶瓷慢断(灭弧优于玻璃管)
(电压)输入最高 264Vac,选型耐压≥264V
选取(T3.15A 300V 慢断陶瓷保险丝)
NTC 负温度系数热敏电阻(MF72 8D13(8Ω/4A)
(电流)抑制冲击电流,适配电容上限 ,满足 60A 浪涌限流要求
最小理论额定电流 2.44A
(电压)最高输入峰值:264×1.414≈373V
选型标准冷值:8Ω、10Ω(优先 8Ω,兼顾限流与稳态损耗)
压敏电阻(471KD10)
(电压)最高输入峰值:264×1.414≈373V
V₁mA=470V,精度 K (±10%),区间 423~517V(471 系列 8/20μs 钳位电压≈775V)
作用:吸收 L-N 之间 2kV 差模浪涌,限制线间高压尖峰。
最后看看差模,和共模的通流量
1、差模L-N浪涌2kV,浪涌内阻20lpk=2000-2=1000A,选型需3~4倍余量:大于3kA
2、共模L/N-PE浪涌4kV,浪涌内阻120Ipk=4000÷12≈333A,3倍余量仅需1kA,但共模支路压敏与GDT串联,雷击能量同样大,统一规格简化物料。(安规要求)
贴片陶瓷气体放电管
已知安规要求:L/N对 PE耐压AC1750V
峰值耐压:1750x1.414≈2475V
GDT常规公差±20,设标称Vdc,最低击穿电压=标称x0.8。
要求:标称x0.8>2475V Vdc>=(2475/0.8)=3094V 标准规格只能选3000V(3kV)贴片GDT
(二)EMI 滤波段(FC-DLSF1010-5mH 3.5A)
共模电感
1、额定工作电流(最基础,防饱和、防发热)满载最大输入电流1.22A,行业选型规则:额定电流≥1.2~1.5倍满载电流1.22 x 1.5 = 1.83A
标准规格选型:3A共模电感
裕量说明:3A额定,环境85°C高温降额后仍有2.4A承载能力,过载、电压跌落不磁饱和;
禁止选2A:高温满载磁芯易饱和,电感量暴跌,EMI直接超标。
2、共模 LC 截止频率目标 fc=50kHz(低于 EMI 起始 150kHz,有效滤除 150kHz 以上共模噪声) 公式:
工程标准取值:5mH(图纸原型号 FC-DLSF1010-5mH-3.5A-L 完全匹配) 不能过小(如 2mH):截止频率抬高,150kHz 共模抑制不足,传导 EMI 超标; 不能过大(10mH 以上):绕组匝数增多,匝间寄生电容变大,高频(10M~30MHz)滤波变差,体积、成本上升。
3、直流电阻 DCR(控制损耗、温升)双线 DCR 单支≤80mΩ,双线总损耗: Ploss=I2×DCR=1.222×0.08≈0.12W 损耗极低,整机温升可忽略;DCR 过大则电源效率下降、电感发烫。
4、安规绝缘耐压绕组之间、绕组对磁芯耐压≥1500Vac(满足输入对地 1750V 耐压测试); 磁芯锰锌铁氧体,适配 52kHz 开关频率,150kHz~30MHz 高频阻抗充足。
这里也就算出来Y电容2.2nF
MPX224K31C(220nF X2 275V MKP 安规薄膜电容)X电容
作用:X 电容基础定义与作用X 电容并联火线 L、零线 N,专门滤差模 EMI 干扰(MOS、变压器产生 L-N 之间高频脉冲噪声); 搭配共模电感漏感构成 π 型差模滤波电路,分前级 CX1(保险 / 防雷后端)、后级 CX2(共模电感后端)两级。
容值计算
开关频率 52kHz,传导 EMI 测试 150kHz 起,差模滤波器由「CX + 共模漏感」组成; 功率 109.5W 属于 100W 级无 PFC 反激,标准两级 X 电容配置:
前级 CX1(防雷、NTC 之后):220nF(0.22μF) X2/275V
后级 CX2(共模电感后端):220nF(0.22μF) X2/275V
总差模滤波容量叠加,抑制 52kHz 及其倍频差模噪声,一次过传导测试。
容值不能过大 / 过小原因
不能>0.47μF: X 电容容量越大,断电存储电荷越多,放电电阻功耗上升、待机功耗超标;同时上电冲击电流变大,加重 NTC、保险丝负担,PF 进一步变差。
不能<0.1μF: 高频容抗大,差模旁路能力弱,150kHz 附近 EMI 严重超标,调试无法通过。
标准:IEC60950 断电 1s 内 X 电容电压降至输入 37% 以下
结果:共模漏感约 60~100μH(共模电感),搭配两级 220nF 构成双 π 差模滤波,52kHz 开关噪声大幅衰减;
放电电阻:100kΩ ±5%,1206,200V,0.25W 每只 220nF X 电容并联一组(R3、R4 两颗串联) CX1、CX2 各配一组放电电阻(有一个配就行)
输入 AC176~264V,X 电容单只 C=220nF=0.22μF
总放电电阻不能超过 4.55MΩ,否则 1s 内无法把电压降到 37%,安规不合格。
AC 峰值 264×1.414≈373V,单颗 1206 电阻耐压仅 200V,两颗串联分压,每颗承受约 186V,不超额定耐压;同时一颗损坏另一颗仍能放电,满足认证冗余。 选用 2 颗 100kΩ 串联,总电阻:
校验 RC: RC=0.22×0.2=0.044≪1 放电速度余量极大,插拔插头无触电风险。
4电阻规格选型
封装:1206
功率:0.25W(大于0.174W,常温足够;
环境>60°C选0.5W)耐压:单颗≥200V高压薄膜电阻
阻值:100kR,精度±5%
还有就是考虑功率问题
整流母线段(GBP408)
109.5W、AC176~264V、带 NTC 限制浪涌≤60A
最大交流输入:264Vac,峰值Vpk= 264X1.414≈373V
差模压敏471KD,钳位残压≈775V
输入有功Pint=128.82W,
低压满载输入有效值电流Irms=1.22A·
NTC 限制开机浪涌峰值≤60A(8/20us短时冲击)
无PFC反激,工频整流,50Hz低频应用
(电压)1、反向耐压VRRM选型
正常市电峰值仅373V;
雷击差模浪涌经471压敏钳位最高约775V;
整流桥反向耐压必须大于浪涌残压,预留安全余量。
行业标准:
600V:余量偏小,雷击尖峰有击穿风险;
800V(VRRM=800V)为最优,775V残压下留有充足裕量;
1000V可备选,成本差距很小,工业严苛环境选用。
(电流)
·Pint=128.82W:电源输入总有功功率
·Vmin_avg:AC176V整流后,电解电容上平均直流电压
·Idc:整流桥输出平均直流电流(电容持续放电的平均电流)
Vpeak(min)=176×1.414≈248.86V(计算最低输入峰值)
纹波设定:工频整流无 PFC 电源,常规纹波 ΔV=40V,电容充电到峰值 248.86V,放电后谷底电压: Vvalley=248.86−40≈208.86V
电容平均电压
解释一下
1.市电正弦只有波峰一小段给电容充电,其余时间电容给变压器持续放电;
2.电容电压在峰值249V~谷底209V来回波动,取中间平均值229V作为等效供电电压;
3.功率÷等效直流电压=电路持续消耗的平均直流电流,用来判断整流桥长期发热;
4.虽然交流输入有效值1.22A,但整流后直流平均电流只有0.56A,二者波形完全不同,不能混用。
我觉得这个很重要
开关电源整流为容性负载,二极管仅峰值区间导通,实际整流桥平均电流会高于理论值;同时需要预留:
1、1.5倍过载裕量;
2、高温PCB降额(常规55°C额定,整机80~90°C工作电流打折);
3、频繁开机、长期老化余量。
0.52 x 1.5 ≈ 0.78A
标准整流桥规格无0.8A档,直接选2A规格GBP408