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开关电源是很多电子产品中常用的电路，一般有交流和直流供电的，交流供电主要完成整流，滤波，降压等功能，而前端各级电路中的元器件主要作用和实现的功能都有哪些呢？我们今天聊聊开关电源中前端各种元器件的那些事儿。 如图，为常用的开关电源前级电路。 1、 压敏电阻 上图看到从左侧开始是工频市电的输入口是火线（Line）和零线（Neural） 火线经 F100 （250V 10A）的保险丝进入到后级后 火-零之间并接一只压敏电阻 Varistor (MOV100)，外形如图： 各种外形的，但必须使用得到安规认证的产品。 压敏电阻的工作原理 1）当加在压敏电阻上的电压低于它的阈值时，流过它的电流极小，它相当于一个阻值无穷大的电阻。也就是说，当加在它上面的电压低于其阈值时，它相当于一个断开状态的开关 2）当加在压敏电阻上的电压超过它的阈值时，流过它的电流激增，它相当于阻值无穷小的电阻。也就是说，当加在它上面的电压高于其阈值时，它相当于一个闭合状态的开关。 我觉得主要的作用就是用来抗雷击或是防止高电压串入的。 压敏电阻的选用注意事项： 选用压敏电阻器前，应先了解以下相关技术参数：标称电压是指在规定的温度和直流电流下，压敏电阻器两端的电压值。漏电流是指在25℃条件下，当施加最大连续直流电压时，压敏电阻器中流过的电流值。等级电压是指压敏电阻中通过8/20等级电流脉冲时在其两端呈现的电压峰值。通流量是表示施加规定的脉冲电流（8/20μs）波形时的峰值电流 。浪涌环境参数包括最大浪涌电流Ipm（或最大浪涌电压Vpm和浪涌源阻抗Zo）、浪涌脉冲宽度Tt、相邻两次浪涌的最小时间间隔Tm以及在压敏电阻器的预定工作寿命期内，浪涌脉冲的总次数N等。 一般地说，压敏电阻器常常与被保护器件或装置并联使用，在正常情况下，压敏电阻器两端的直流或交流电压应低于标称电压，即使在电源波动情况最坏时，也不应高于额定值中选择的最大连续工作电压，该最大连续工作电压值所对应的标称电压值即为选用值。对于过压保护方面的应用，压敏电压值应大于实际电路的电压值，一般应使用下式进行选择：VmA=av/bc式中： a为电路电压波动系数；v为电路直流工作电压（交流时为有效值）；b为压敏电压误差；c为元件的老化系数，；这样计算得到的VmA实际数值是直流工作电压的1.5倍 ，在交流状态下还要考虑峰值，因此计算结果应扩大1．414倍 。 另外，选用时还必须注意： (1)必须保证在电压波动最大时，连续工作电压也不会超过最大允许值，否则将缩短压敏电阻的使用寿命； (2)在电源线与大地间使用压敏电阻时，有时由于接地不良而使线与地之间电压上升，所以通常采用比线与线间使用场合更高标称电压的压敏电阻器 。 压敏电阻所吸收的浪涌电流应小于产品的最大通流量。 2、安规X电容 后边的器件就是CX100，这个被称作为安规X电容，电容值一般比较小在0.1-0.22uF之间，外形如图： 确切的说安规电容有两种分别是 X电容和Y电容，我们在这里分开说，之后在合起来介绍一下安规电容的作用。安规X电容的使用方法和注意事项： 交流电源输入分为3 个端子：火线L/零线N/地线G，(L=Line,N=Neutral, G=Ground)。跨于“L-N”之间，即“火线-零线”之间的是X 电容，被称之为X电容的原因是 火线与零线之间接个电容就像是“X”,这些都不是按什么材质来分的。它的作用就是用来消除电源线间的“共模干扰”（注：不是共模，是差模）提高EMC性能的。作用也比较大，可以改善电源的环境和电源质量。一般在交流吹风机的端子两端也会并联一个这玩意。 X电容： 由于这个电容连接的位置也比较关键,同样需要符合相关安全标准。X电容同样也属于安全电容之一。根据实际需要,X电容的容值允许比Y电容的容值大,但此时必须在X电容的两端并联一个安全电阻,用于防止电源线拔插时,由于该电容的充放电过程而致电源线插头长时间带电。安全标准规定,当正在工作之中的机器电源线被拔掉时,在两秒钟内,电源线插头两端带电的电压(或对地电位)必须小于原来额定工作电压的30%。 作为安全电容之一的X电容,也要求必须取得安全检测机构的认证。X电容一般都标有安全认证标志和耐压AC250V或AC275V字样,但其真正的直流耐压高达2000V以上,使用的时候不要随意使用标称耐压AC250V或者DC400V之类的的普通电容来代用。 通常,X电容多选用纹波电流比较大的聚脂薄膜类电容。这种类型的电容,体积较大,但其允许瞬间充放电的电流也很大,而其内阻相应较小。普通电容纹波电流的指标都很低,动态内阻较高。用普通电容代替X电容,除了电容耐压无法满足标准之外,纹波电流指标也难以符合要求。 3、安规Y电容 在图后边的那两个跨界在火-地，以及零-地，之间的CY100和CY101就是安规Y电容了，外观图如下： 说说安规Y电容的作用： 和X电容一样用于这样的场合，即电容器失效后，不会导致电击，不危及人身安全。安规电容通常只用于抗干扰电路中的滤波作用。 Y电容的名称 而火线与地线之间接个电容像个“Y”，这些都不是按什么材质来分的。 Y电容： 这两个Y电容连接的位置比较关键,必须需要符合相关安全标准, 以防引起电子设备漏电或机壳带电,容易危及人身安全及生命。它们都属于安全电容,从而要求电容值不能偏大,而耐压必须较高。一般情况下,工作在亚热带的机器,要求对地漏电电流不能超过0.7mA;工作在温带机器,要求对地漏电电流不能超过0.35mA。因此,Y电容的总容量一般都不能超过4700PF（472）。 Y电容的电容量必须受到限制，从而达到控制在额定频率及额定电压作用下，流过它的漏电流的大小和对系统EMC性能影响的目的。GJB151规定Y电容的容量应不大于0.1uF。Y电容除符合相应的电网电压耐压外，还要求这种电容器在电气和机械性能方面有足够的安全余量，避免在极端恶劣环境条件下出现击穿短路现象，Y电容的耐压性能对保护人身安全具有重要意义。 特别指出：作为安全电容的Y电容,要求必须取得安全检测机构的认证。Y电容外观多为橙色或蓝色,一般都标有安全认证标志（如UL、CSA等标识）和耐压AC250V或AC275V字样。然而,其真正的直流耐压高达5000V以上。 必须强调,Y电容不得随意使用标称耐压AC250V或者DC400V之类的普通电容来代用。 4、扼流圈 器件就是LF100 CV505180BS，这个外原理图上看着像是两个对着的电感线圈，的确如此，这个器件就是四条腿的2个对着的线圈缠在一个环形铁氧体铁心上。外形如图。 扼流圈的技能原理： 高频扼流圈和低频扼流圈都是电感线圈。电感线圈有抑制电流变化的特性，电感越大这个效应越明显。这个效应对电流的阻碍作用感抗，感抗的大小和电感的工作频率和它本身电感的大小有关。 共模电感是一个以铁氧体为磁芯的共模干扰抑制器件，它由两个尺寸相同，匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上，形成一个四端器件，要对于共模信号呈现出大电感具有抑制作用，而对于差模信号呈现出很小的漏电感几乎不起作用。原理是流过共模电流时磁环中的磁通相互叠加，从而具有相当大的电感量，对共模电流起到抑制作用，而当两线圈流过差模电流时，磁环中的磁通相互抵消，几乎没有电感量，所以差模电流可以无衰减地通过。因此共模电感在平衡线路中能有效地抑制共模干扰信号，而对线路正常传输的差模信号无影响。 5、NTC热敏电阻 如原理图中的 TH100 10D-15 就是NTC电阻。
NTC电阻实物 这里讲到的NTC电阻，确切的翻译是NTC（Negative Temperature CoeffiCient），就是一种对温度比较敏感的一种电阻，在这里就是指随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻现象和材料。功率型NTC热敏电阻多用于电源抑制浪涌。抑制浪涌用NTC热敏电阻器，是一种大功率的圆片式热敏电阻器，常用于有电容器、加热器和马达启动的电子电路中。 在电路电源接通瞬间，电路中会产生比正常工作时高出许多倍的浪涌电流，而NTC热敏电阻器的初始阻值较大，可以抑制电路中过大的电流，从而保护其电源电路及负载。 当电路进入正常工作状态时，热敏电阻器由于通过电流而引起阻体温度上升，电阻值下降至很小，不会影响电路的正常工作。 说白了这种电阻的作用就是在刚通电的那一瞬间，抑制电路中的浪涌电流，保护用电器。但是对于短时间内反复开机，电阻的温度还没有降下来，NTC电阻就失去了它的这种公用，因此在这个电路中用到了 继电器两端并联NTC的做法。 普通开关电源，都是用NTC和继电器并联。NTC实质上就是负温度系数热敏电阻，温度越高，阻值越低，用在电源中的作用是抑制开机时的浪涌电流，开机一瞬间NTC温度低，阻值大，抑制浪涌电流，之后NTC温度上升，阻值下降，一直降到很低，不耗功率。但如果短时间反复开关机，NTC来不及冷却，则阻值一直很低，不能抑制电流，起不到保护的作用，所以需要并联一个继电器，开机之后继电器吸合，将NTC短路，让NTC有时间冷却下来，下次启动马上就能发挥作用，这样就两全其美了。 |
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