开关电源设计中的元器件如何选型？

一、开关电源设计中的元器件如何选型？

DC变换，其中间环节仍然要通过脉冲状态作为转换媒介。在开关电源中，电压、电流波形均为突变的脉冲状态，元器件所承受电压或电流除加在元器件上的供电电压以外，还有电路中电感成分引起的感应电压、电容器的充电电流等，使得元器件的选择变得复杂化。

实际上，开关电源属有稳压功能的AC/DC或DC/DC变换器，即使所谓DC/DC变换，其中间环节仍然要通过脉冲状态作为转换媒介。实际过程是：DC先逆变成脉冲状态的AC，再由脉冲整流、滤波成为直流电压。在此过程中，整流、滤波元器件要求也与工频整流电路大有区别。工频正弦波交流电源最大值、平均值和有效值都按正弦函数有固定的比例关系，可以对元器件的额定参数进行十分准确的计算。

但是，脉冲波、电压、电流数值的关系不是一成不变的，而是随脉冲波形和负载性质而有很大的变化。

即使采用积分法计算脉冲波形的平均值，要求脉冲波形有一定的规律，而波形幅度与时间关系的不稳定性使这种计算往往难以准确。尤其是脉冲波形的定量测量，也非一般简单仪表所能准确测量的，除了脉冲示波器以外，还没有更简单的方式，例如：开关电源开关管的反向电压值。至于某些情况下要求测出脉冲波的有效值就更困难了。例如：用行逆程脉冲向CRT灯丝供电，要求6.3V的有效值，其准确测量，除用热电偶传感器组成的磁电式仪表或高频率电动式仪表以外，似乎还没有其他的方式。

也就是说，工作在脉冲电路中的元器件欲通过实测电压、电流参数选择其性能是不可能的。至于理论计算，也只能达到近似估计的程度，具体参数选择是在计算结果的基础上宽打窄用。最明显的例子是：单端开关电路，从理论上计算，其开关管反压应为输入电压最大值的两倍。而实际应用中，加在开关管集电极的脉冲波形受储能电感的集总参数、分布参数和电源负载性质的影响，开关管承受反压值将超出理论计算值范围。

因为电感线圈的感应电势不仅与电流变化成正比的函数，而且与产生电流变化的时间成反比。另外，电感线圈的工艺上几乎难以人为控制的分布参数，也使感应电势大幅度超出计算值。因此，在脉冲状态下，不论无源元件还是有源器件，其性能选择不同于普通模拟电路

二、开关电源芯片功率选型?

根据输出功率（输出电压、输出电流），可以计算出原边峰值电流，再以这个数值的2倍以上选择合适的MOS，再根据这个MOS的G需要的电压、电流，来选择有对应输出能力的开关芯片。直流电源负载：PLC 触摸屏 、继电器线圈，这些算你直流供电电源的负载。 B：交流电源负载：断路器、 交流接触器、 继电器所控制的设备，是这3种器件的负载，是另外的交流220V或380V电源的负载。 如果断路器电机（线圈）、接触器线圈需要直流供电，那么属于直流电源负载，如果需要交流，则属于交流电源的负载。主负载是你的高压开关柜接的设备是主要负载，例如电机 大泵 等。控制线路负载就简单了，就像你说的有PLC 触摸屏 断路器 接触器 继电器 。但控制负载不会消耗太多功率的。控制回路的保险一般规定在5--10A .选截面为1，5平方的铜线线，现代家里10KW的负载功率，选4选截面为平方米的电线。比较一下。日常口语平方米的电线，挺误导人的，扰八卦。通常选截面为平方米指的是平方毫米。控制芯片功耗不会很大,一般功耗都在开关管上,与开关管占空比,开关周期有关 PFC是只功率因数,这个是一个电源体现效率的地方 转换效率就是输出功率比输入功率,具体跟你用的元器件有关 光耦是通过光电耦合隔离控制,占空比是指开关管开通时间与周期的比值 具体过程要看实际电路。

三、开关电路怎么选型？

开关电源的正确选用对于机械设备电控系统的正常运行是至关重要的。选择开关电源，首先要按照机械设备的类型、负载转矩特性、调速范围、静态速度精度、起动转矩和使用环境的要求，然后决定选用何种控制方式和防护结构的开关电源最合适。所谓合适是在满足机械设备的实际工艺生产要求和使用场合的前提下，实现变频电源应用的最佳性价比。

1机械设备的负载转矩特性

人们在实践中常将生产机械根据负载转矩特性的不同，分为三大类型：恒转矩负载、恒功率负载和流体类负载。

1.1恒转矩负载

在这类负载中，负载转矩TL与转速n无关，任何转速下TL总保持恒定或基本恒定，负载功率则随着负载速度的增高而线形增加。传送带、搅拌机、挤压机和机械设备的进给机构等摩擦类负载以及起重机、提升机、电梯等重力负载，都属于恒转矩负载。

开关电源拖动恒转矩性质的负载时，低速时的输出转矩要足够大，并且要有足够的过载能力。如果需要在低速下长时稳速运行，应该考虑标准笼型异步电动机的散热能力，避免电动机温升过高。

1.2恒功率负载

这类负载的特点是需求转矩TL与转速n大体成反比，但其乘积即功率却近似保持不变。金属切削机床的主轴和轧机、造纸机、薄膜生产线中的卷取机、开卷机等，都属于恒功率负载。

负载的恒功率性质应该是就一定的速度变化范围而言的。当速度很低时，受机械强度的限制，TL不可能无限增大，在低速下转变为恒转矩性质。负载的恒功率区和恒转矩区对传动方案的选择有很大的影响。电动机在恒磁通调速时，最大允许输出转矩不变，属于恒转矩调速；而在弱磁调速时，最大允许输出转矩与速度成反比，属于恒功率调速。如果电动机的恒转矩和恒功率调速的范围与负载的恒转矩和恒功率范围相一致时，即所谓“匹配”的情况下，电动机的容量和开关电源的容量均最小。

1.3流体类负载

这类负载的转矩与转速的二次方成正比，功率与转速的三次方成正比。各种风机、水泵和油泵，都属于典型的流体类负载。

流体类负载通过开关电源调速来调节风量、流量，可以大幅度节约电能。由于流体类负载在高速时的需求功率增长过快，与负载转速的三次方成正比，所以不应使这类负载超工频运行。

2根据负载特性选取适当控制方式的开关电源

现在市场上出售的开关电源种类繁多，功能也日益强大，开关电源的性能也越来越成为调速性能优劣的决定因素，除了开关电源本身制造工艺的“先天”条件外，对开关电源采用什么样的控制方式也是非常重要的。下表综述了近年来各种开关电源控制方式的性能特点。

综上所述，异步电动机变频控制选用不同的控制方法，就可以得到不同性能特点的调速特性。

3根据安装环境选取开关电源的防护结构

开关电源的防护结构要与其安装环境相适应，这就要考虑环境温度、湿度、粉尘、酸碱度、腐蚀性气体等因素，这与开关电源能否长期、安全、可靠运行关系重大。大多数开关电源厂商可提供以下几种常用的防护结构供用户选用：

（1）开放型IP00，它从正面保护人体不能触摸到变频电源内部的带电部分，适用于安装在电控柜内或电气室内的屏、盘、架上，尤其是多台开关电源集中使用较好，但它对安装环境要求较高。

（2）封闭型IP20、IP21，这种防护结构的变频电源四周都有外罩，可在建筑物内的墙上壁挂式安装，它适用于大多数的室内安装环境。

（3）密封型IP40、IP42，它适用于工业现场环境条件较差的场合。

（4）密闭型IP54、IP55，它具有防尘、防水的防护结构，此类开关电源适用于工业现场环境条件差，有水淋、粉尘及一定腐蚀性气体的场合。

按照符合的大小选择开关，一般按负载额定电流的1.2倍来选择开关大小，可以适当的增大

开关电路 选择开关大小