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设计开关电源适配器时电阻的选用

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来源:路盛源 发布时间:2014-01-05 15:15:13
设计开关电源适配器时电阻的选用
       在开关电源适配器生产过程中或产品返修过程中,经常发现一些本来流经电流极小的电阻器,却损坏了。这是为什么呢?我们在设计过程中又需要注意哪些参数呢?

电源适配器电阻耐压
          开关电源适配器电路中电阻的选用,不仅仅考虑电路中平均电流值引起的功耗,还要考虑耐受最大峰值电流的能力及耐压值。其典型例子为开关MOS管的功率取样电阻,在开关MOS管源极到地之间串联的电流取样电阻,一般此阻值极小,压降最大不超过2V,按功耗来算似乎不必采用大功率电阻,但考虑到耐受开关MOS管最大峰值电流的能力,在开机瞬间此电流幅度比正常值大很多。同时,该电阻的可靠性也极为重要,如果在工作中受电流冲击而开路,则该电阻所处印制电路板上的两点之间将产生等于供电电压加上反峰电压的脉冲高压而被击穿,同时还将过流保护电路的集成电路IC击穿。为此,一般该电阻均选用2W的金属膜电阻。有的开关电源中用2-41W电阻并联,并非增大耗散功率,而是提供可靠性,即使一只电阻偶尔损坏,还有其他几只,以避免电路出现开路现象发生。同样道理,开关电源输出电压的取样电阻也至关重要,一旦该电阻开路,取样电压为零伏,PWM芯片输出脉冲升到最大值,开关电源输出电压急剧升高。另外还有光电耦合器(光耦)的限流电阻等等。
在开关电源中,电阻的串联运用很常见,其目的不是为了增大电阻的功耗或者阻值,而是为了提高电阻耐受峰值电压的能力。电阻在一般情况下,对其耐压不太留意,实际上功率和阻值不同的电阻是有最高工作电压这一指标的。当处于最高工作电压时,由于电阻极大,其功耗并未超过额定值,但电阻也会击穿。其原因是,各种薄膜电阻是以薄膜的厚度控制其阻值外,对高阻值电阻还在薄膜烧结以后,以刻槽的方式延长薄膜的长度,阻值越大,刻槽密度也大,当用于高压电路时,刻槽之间发生打火放电造成电阻损坏。因此开关电源中,有时故意用几个电阻串联组成,以防止这一现象的发生。例如常见的自激式开关电源中的启动偏置电阻、各种开关电源中开关管接入DCR吸收回路的电阻,以及金属卤化物灯镇流器中的高压部分应用电阻等等。
       PTC
NTC属于热敏性能元器件。PTC具有很大的正温度系数,NTC则相反,有很大的负温度系数,其阻值与温度特性、伏安特性和电流与时间关系都与普通电阻完全不同。在开关电源中,正温度系数的PTC电阻常用于需要瞬间供电的电路。例如它激驱动集成电路供电电路采用的PTC,当开机瞬间其低阻值向驱动集成电路提供启动电流,待集成电路建立输出脉冲后,再由开关电路整流电压供电。在此过程中,PTC因通过启动电流温度升高,阻值增大而自动关闭启动电路。NTC负温度特性电阻被广泛应用于开关电源的瞬间输入的限流电阻,用以取代传统的水泥电阻,不仅节能,还降低了机内温升。开关电源在开机的瞬间,滤波电容的初始充电电流极大,NTC迅速升温,待电容充电峰值过后,NTC电阻因温度升高阻值减小,在正常工作电流状态下保持其低阻值,使整机的功耗大为减小。
另外,氧化锌压敏电阻也常用于开关电源线路中。氧化锌压敏电阻有极快速的尖峰电压吸收功能,压敏电阻的最大特点是当加在它上面的电压低于它的阀值时,流过它的电流极小,相当于一只关死的阀门,当电压超过阀值时,流过它的电流激增,相当于阀门打开。利用这一功能,可以抑制电路中经常出现的异常过电压,保护电路免受过电压的损害。压敏电阻一般接在开关电源市电输入端,能够吸收电网感应雷电高压、在市电电压超高时,起到保护作用。
       另外有一点特别需要注意的是,我们从电阻的温度特性图上可以看到,当温度超过75度后,其功率会大大下降。达到100度的时候,其功率差不多降至了25%.所以,电阻如果靠近高温元件,需要把其功率提高到数倍。常见的如我们设计
电源适配器时放在变压器底部的IC供电限流电阻.


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