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一、引言

輸入電壓過壓是由電網(wǎng)負載波動較大引起的。例如，在用電高峰時，電壓通常較低，當設(shè)備停止時，電壓通常較高。國家標準對電壓波動等級有以下規(guī)定：

電網(wǎng)電壓范圍的實際變化范圍因電網(wǎng)容量、輸配電設(shè)備質(zhì)量、用電量等條件而異。在供電良好的城市和工業(yè)區(qū)，通常只有變化范圍±15%（264VAC）左右，超過264VAC電源可能損壞，甚至可能導(dǎo)致設(shè)備跳閘、著火，威脅人員和財產(chǎn)。

但在供電條件較差的農(nóng)村和偏遠地區(qū)，或者電網(wǎng)負荷變化較大的設(shè)備，如山區(qū)、公路隧道、充電樁、發(fā)電機供電等，變化范圍要大得多，有時甚至可以達到20%~30%(274~299VAC）。

二、輸入過壓時電源器件電壓應(yīng)力分析

以圖2反激開關(guān)電源為例，分析輸入電壓達到305VAC如何根據(jù)電壓應(yīng)力選擇合適的部件。

1. 保險絲F1額定電壓選擇

保險絲的電壓額定值必須大于或等于斷開電路的最大電壓。由于保險絲的電阻值很低，只有當保險絲試圖熔斷時，保險絲的電壓額定值才變得重要。當熔絲元件熔化時，保險絲必須能夠快速斷開并熄滅電弧，并防止開路電壓通過斷開的熔絲元件再次觸發(fā)電弧。

保險絲的常見規(guī)格是125V、250V、300V、400V，選擇300V的保險絲。

2. 壓敏電阻RV1額定電壓選擇

在實際應(yīng)用中，壓敏電阻RV一般并聯(lián)在電路中，當電路正常工作時，它處于高阻狀態(tài)，不影響電路的正常工作。當電路出現(xiàn)異常時，瞬時過電壓 當達到其導(dǎo)電壓（壓敏電壓）時，壓敏電阻迅速從高電阻狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娮锠顟B(tài)，釋放異常瞬時過電壓引起的瞬時過電流，并將異常瞬態(tài)過壓裝配到安全水平，以保護后電路免受異常瞬時過電壓損壞。

常見的壓敏規(guī)格如下表所示：

壓敏電阻的電壓值應(yīng)大于實際電路中的電壓峰值，即壓敏電阻兩端連續(xù)施加的電源電壓應(yīng)小于壓敏電阻規(guī)格中的最大連續(xù)工作電壓值，如上表所示VAC和385VDC顯然間3055顯然不滿足VAC工作時，為防止壓敏損對輸入電壓波動較大的情況下，應(yīng)選擇561壓敏電阻。

3. X電容CX1額定電壓選擇

X2安全電容的額定電壓一般為：275V / 305V / 310V，它們實際上是通用的。這種情況主要是由于不同國家、不同安全法規(guī)認證要求的額定電壓不同造成的。CQC額定電壓為310VAC，其他國家V、305VAC、310VAC。在應(yīng)對輸入電壓波動較大的情況下，選擇310V的X電容。

4. 橋堆BD1額定電壓選擇

在Vin=264VAC橋堆二極管最大應(yīng)力為Vmax1=264×1.414=373V；

在Vin=305VAC橋堆二極管最大應(yīng)力為Vmax2=305×1.414=431V。

由于開關(guān)電源需要進行雷擊浪涌試驗，一般選擇600個整流橋V為了滿足更嚴格的雷擊環(huán)境，上述整流橋可選擇1萬座V的整流橋。

5. 電解電容C1額定電壓選擇

在Vin=264VAC電解電容的最大應(yīng)力是Vcmax1=264×1.414=373V；

在Vin=305VAC電解電容的最大應(yīng)力是Vcmax2=305×1.414=431V。

在輸入電壓波動較大的情況下，應(yīng)選擇450V電解電容。

6. MOS管Q1額定電壓選擇

MOS管電壓應(yīng)力為

Vmos=VIN VOR VPK

其中VIN最高輸入電壓為431V，VOR反射電壓一般為60-120V，通過優(yōu)化設(shè)計，與原副邊坡比和輸出電壓成正相關(guān)V或以下；VPK漏感產(chǎn)生的尖峰電壓一般為：100V通過優(yōu)化漏感和吸收參數(shù)，可以取80V或以下。

所以MOS管Q工作電壓應(yīng)力為：431 120 100=651V，通過優(yōu)化后MOS管Q工作電壓應(yīng)力為：431 80 80=591V，因此，考慮到雷擊或3055VAC為保證輸入，MOS管理可靠的工作必須至少選擇700份V以上的MOS但也可通過優(yōu)化變壓器匝比和漏感，選取650V的MOS管。

7. 二極管D1額定電壓選擇

二極管電壓應(yīng)力為

VD=VIN/n V0 VD-PK

其中VD-PK由于不同的輸出電壓和吸收參數(shù)對副邊漏感產(chǎn)生的尖峰電壓影響較大，一般計算

VD={VIN/n V0}×1.5

假設(shè)輸出電壓V0=12V，二極管漏感尖峰VD-PK=30V，MOS管漏感尖峰VPK=80V，計算如下表：

從表1可以看出，常規(guī)開關(guān)電源只考慮VIN=373V，MOS管和二極管的應(yīng)力值會很小，不適用于VIN=431V一旦輸入電壓超過373V，有損壞的風險。

綜上所述，輸出電壓為12V例如，考慮到雷擊或305VAC為了保證二極管的可靠工作，至少要選擇150V上述二極管也可以優(yōu)化變壓器匝比和HARTING代理漏感，選取100V的二極管。

同時，高壓線路之間的安全距離也可以通過增加電源內(nèi)的電氣間隙和爬電距離來保持，不會因距離不足而損壞原型或危害人身安全。

四、總結(jié)

本文解釋了輸入過壓會損壞電源，對人體造成傷害。通過電源部件的電壓應(yīng)力分析，確定了關(guān)鍵部件電壓應(yīng)力的選擇依據(jù)，并指出可以通過優(yōu)化部件的電壓應(yīng)力和增加內(nèi)部電氣間隙和爬電距離來保護。

通過比較主流電源和305條件電源部件的額定電壓、電氣間隙和爬電距離，推薦金升陽305條件AC/DC電源可以有效地保護輸入過壓。同時也可應(yīng)用于工作溫濕度、海拔、電磁干擾等惡劣環(huán)境和特殊環(huán)境。