【電源電路各個(gè)電阻的計算】

引言

電源里面用量很大的一個(gè)元器件，電阻。

根據個(gè)人的經(jīng)驗，大致的聊下電阻的相關(guān)內容，也希望同行提供些資料，一起學(xué)習，探討一下，順便給新人提供點(diǎn)參考。

放電電阻

R1,R2,R3,R4的放電電阻取值。

IEC60950，IEC60065都有規定放電時(shí)間對應放電電壓的。

X電容超過(guò)0.1uF的話(huà)基本要加上這4個(gè)電阻了。

IEC60950規定1s內電壓需下降至37%，IEC60065規定2S內電壓需降至35V。

一般情況都是通過(guò)測試去判定，1S內plug端的電壓(240VrmsX1.4.1=340Vpeak)下降到初始電壓的37%(125.8Vpeak)就pass了。

至于采用4個(gè)組成2串2并，好像是有要求放電電阻有一個(gè)失效，也要能把X電容的電放掉。

附參考圖：X電容為334/340V R1=R2=R3=R4=1.5M。

放電時(shí)間與放電電壓波形如圖。

R1，R2，R3，R4一般采用0805的封裝精度采用5%。如果輸入是277的話(huà)，就要采用2并3串的方法了。（0805的耐壓?jiǎn)?wèn)題）

由于與待機功耗和PCB尺寸有關(guān)，所以很多公司都推出替代方案，取消X電容的泄放電阻，采用IC去放掉X電容的電。

也有小功率的干脆不用X電容，也可以省掉幾個(gè)電阻，減小待機功耗，或者IC從這個(gè)位置取電，降低待機功耗。

電阻的國際標準

國標電阻數值E數列認讀

為了使工廠(chǎng)生產(chǎn)的電阻符合標準化的要求，同時(shí)也為了使電阻的規格不致太多，國家有關(guān)部門(mén)規定了一系列的阻值作為產(chǎn)品的標準，這一系列的阻值就叫做電阻的標稱(chēng)阻值。

電阻的標稱(chēng)阻值分為E6、E12、E24、E48、E96、E192六大系列，分別適用于允許偏差為±20%、±10%、±5%、±2%、±1%和±0.5%的電阻器。其中

E24系列為常用系列，E24、E12和E6系列也適用于電位器和電容器，E48、E96、E192系列為高精密電阻系列。

對各系列的電阻規定幾個(gè)基本系數，這些系數再乘以10n(其中n為整數)，即為某一具體電阻器阻值。

《實(shí)用開(kāi)關(guān)電源設計》第三章 元器件的實(shí)用選擇 第二節 電阻

之前只是有了解，這些是有國際標準的，實(shí)際應用的時(shí)候就是看自己公司的倉庫里面常用哪些電阻了。

然后通過(guò)不同的電路設計時(shí)考慮下倉庫的電阻阻值來(lái)設計。非倉庫的常規阻值另外申請。

所以看別人做的板子，如有的控制板中就會(huì )看到同樣的5.1k電阻有N個(gè)，其實(shí)也就是方便生產(chǎn)與所有非設計階段的管控。

放電測試

放電測試，電源的狀態(tài)是否一定得處于空載？

NTC的選型

NTC1，常用的是10D-9，5D-9，5D11，2.5D15等幾種型號。

對應輸入特性里面的INRUSH CURRENT (Typ.) COLD START 45A（30A、60A等）

功率型NTC熱敏電阻器在電路中抑制浪涌電流示意圖：

NTC有個(gè)B值，簡(jiǎn)單的話(huà)就是看下NTC在不同溫度下對應的阻值。對于常用的 NTC 熱敏電阻， B 值范圍一般在 2000K ～ 6000K 之間。

復雜點(diǎn)的就是按照里面的公式，計算溫度，一般按5%的誤差計算（溫度檢測用）。功率型的NTC精度應該是20%左右的，B值很大，如5D-9,25℃的時(shí)候5Ω左右，高溫的時(shí)候估計就不到1Ω了。所以碰到過(guò)情況，客戶(hù)反饋說(shuō)老化后一段時(shí)間后，沖擊電流變大了，超標了，又要解釋一番。

相同阻值，不同B值的NTC熱敏電阻R-T特性曲線(xiàn)示意圖

NTC還有另外一個(gè)作用，雷擊的時(shí)候，可以吸收部分的能量。保險絲的I2T會(huì )小些，保險絲不至于掛掉，橋堆相應的應力小點(diǎn)。

輸入電容小也可以不要NTC的，或者NTC的阻值可以取小些。只要保險絲和橋堆能抗住冷啟動(dòng)瞬間的電流也沒(méi)大問(wèn)題。

NTC在選擇時(shí)有個(gè)工作電流和工作溫度范圍，工作溫度范圍一般是-55-200℃。還有個(gè)參數是帶多大的輸出電容，有時(shí)候也要注意一下的。

NTC還對應了低溫的問(wèn)題，有的LED電源-40℃的時(shí)候90Vac起機閃燈。閃幾下就好了，有部分原因是NTC的值太大，還有部分情況是電解電容在低溫時(shí)的容值變小，ESR變化等原因。

大功率的電路（高輸入電壓、高輸入電流）里面也會(huì )有NTC，或者是抑制沖擊電流的功率電阻，直流應用中繼電器有時(shí)候也可以用可控硅或者IGBT什么的，如圖。

壓敏電阻的選型

RV1：壓敏電阻

反激電源常用的就是LN之間14D471K，雷擊差模1kV，共模2kV就夠了。

單極PFC的反激電源LN之間14D471K，有的還需要加個(gè)電解4.7-10uF左右的電容串聯(lián)二極管吸收掉雷擊的能量，保護MOSFET。

差模2kV，共模4kV基本要加氣體放電管的。600A,或者1kA，2kA?？磳?shí)際情況增加。

14D471K的選擇264*1.414（峰值）*1.2=447.96V，470*0.9=423V，MOSFET=600V。

由于470V有±10%精度問(wèn)題，加之壓敏電阻雷擊次數越多有個(gè)越打越薄的說(shuō)法。

對于220V～240V交流電源防雷器，應選用壓敏電壓為470V～620V的壓敏電阻較合適。

選用壓敏電壓高一點(diǎn)的壓敏電阻，可以降低故障率，延長(cháng)使用壽命，但殘壓略有增大。

壓敏電阻的選型還是有點(diǎn)偏向于公司的傳統使用方式。

一般對壓敏電阻套上熱縮管，主要是防爆和阻燃的作用。因為壓敏電阻在失效的時(shí)候可能會(huì )炸裂，碎片會(huì )蹦到其他電子元件上，還有就是冒火焰。

有時(shí)打雷擊，共模電感下有放電針會(huì )放電，或者增加1個(gè)GDT對雷擊都有改善。如圖。

但是這個(gè)GDT在打初級次級耐壓的時(shí)候需要取消掉再打，要不打耐壓AC3000V的時(shí)候會(huì )過(guò)流報警。

VCC啟動(dòng)電阻

VCC啟動(dòng)電阻：一般采用2個(gè)0805/1206或者3個(gè)0603。有的IC有高壓?jiǎn)?dòng)腳的，習慣性的也放2個(gè)電阻串在上面消耗功率。

貼片電阻的降額與壽命

貼片電阻的耐壓值如圖，各個(gè)廠(chǎng)家的差異不大。

一般使用經(jīng)驗是0805耐壓不超過(guò)100V，如圖。實(shí)際應用用也只有啟動(dòng)電阻、RCD吸收、RC吸收的時(shí)候電阻電壓可能超過(guò)100V。

電阻最大電壓，無(wú)論你是否相信，實(shí)際電阻都有一個(gè)能承受的最大電壓值。并且，這個(gè)值并不總是由功率消耗來(lái)限制決定的。電阻實(shí)際上可以被擊穿（打火）。在使用表面貼片電阻的場(chǎng)合，由于端點(diǎn)之間的間隔比較近，電壓限制問(wèn)題尤其嚴重。處理電壓?jiǎn)?wèn)題時(shí)，比如說(shuō)100V電壓的電源，你會(huì )檢查發(fā)現，任何連接到高電壓的電阻都必須有耐壓的要求

實(shí)用開(kāi)關(guān)電源設計第一篇 第三章 第二節 電阻 里面有講到超過(guò)100V需要考慮電阻耐壓?jiǎn)?wèn)題。

電阻規格書(shū)中體現的不同封裝和系列對應的電壓耐壓表格。

貼片電阻的功率大部分設計的時(shí)候都不怎么考慮，信號部分處理基本是采用0603的電阻。

帶吸收的部分采用0805或者1206的電阻，功率大點(diǎn)的情況一般采用插件電阻和水泥電阻。

由于電阻的工作溫度范圍一般是-55℃-125℃或者-55℃-155攝氏度，一般設計時(shí)，功率不超過(guò)該電阻功率檔位的1/4。

（電阻溫度很高運行的情況下超限值使用會(huì )加速電阻老化，然后阻值變大或者失效，時(shí)間大概是1-3年左右出現問(wèn)題。）

溫度對應電阻的功率曲線(xiàn)。溫度越高，電阻能用到的功率越小。

所以一般工業(yè)類(lèi)電源設計和LED電源設計里面要滿(mǎn)足60℃以上的環(huán)境溫度，電阻在功率部分留的余量更大。

VCC繞組供電串聯(lián)電阻的選型

VCC繞組供電。

輸出電壓變化范圍寬的情況下，需要增加VCC的輔助繞組供電。

或者IC的VCC供電范圍比較窄，要滿(mǎn)足輕載、重載以及起機的情況。

IC的VCC范圍比較寬，直接采用VCC繞組整流后串聯(lián)個(gè)電阻使用。

R7的用法一般有的用電阻，有的可以用磁珠。電壓電流范圍比較寬的話(huà)，R7用插件電阻，在大電流時(shí)和高壓是能幫IC減小點(diǎn)電壓。

R7還有個(gè)用處是在切載的時(shí)候能吸收掉VCC的尖峰，避免切載時(shí)IC的VCC過(guò)高保護。

R8的取值，ZD1是15V，Q1進(jìn)來(lái)的電壓是20V，直流放大增益按照40倍（hef一般是50-300,40是留余量的算法）來(lái)算。IC工作電流為10mA，R8=（20V-15V）/（10mA/40倍）=20kΩ。

驅動(dòng)電阻的選型

MOSFET的驅動(dòng)電阻、GS放電電阻、Isense電阻。

整改EMC時(shí)調整R9，R13。

R19，R13一般采用0805，MOSFET電流較大的話(huà)采用1206，并且取消掉D3。

R10，小功率的情況可以用幾個(gè)0805或者1206并聯(lián)，大功率情況下，如果電流很大，電阻上的電感對檢測電路影響很大，容易出現批量問(wèn)題，用繞線(xiàn)無(wú)感電阻比較靠譜。

電流再大的情況就要打算用電流傳感器。驅動(dòng)部分也要換專(zhuān)門(mén)的驅動(dòng)芯片或者采用一對三極管來(lái)做驅動(dòng)。

原副邊的吸收電阻

RCD電路，里面的R選值，基本按照功率來(lái)選了，電源功率越大，R的功率相對越大。

RCD吸收電路里面的電壓尖峰，這些尖峰基本上是開(kāi)關(guān)管高dV/dt和dI/dt時(shí)候出現的。

反激里面會(huì )用到，大功率的全橋電路里面也會(huì )用到。

RCD在調整輻射的時(shí)候，電阻對輻射影響還是有點(diǎn)關(guān)系的。

關(guān)于取值的計算，沒(méi)有相應的公式來(lái)計算，慚愧了，基本上都是拍腦袋后，通過(guò)極限值測試后再定的。

431反饋部分的電阻

431部分的電阻選擇參考。

R4一般需要保證D1能有10mA左右的電流。

R2一般保證有1mA左右的電流，用1k-5k左右的值，阻值太大，流經(jīng)的電流小了，易被干擾，阻值太小，流經(jīng)的電流大了，待機損耗又浪費了。

R3一般需要配合C1一起調試。習慣性的用10k+103。R6一般采用1k左右的電阻，提供D1的電流情況下，不怎么影響Q1。

R4一般需要保證D1能有10mA左右的電流，如何理解？

如Vout=12V，則R4可以選取820Ω電阻，R4上面的電壓≈12-1V（光耦）-2.5（基準）=8.5V。

極限情況下：

當電壓超過(guò)12V時(shí)，431兩端的電壓可以很小，如2.5V以下，則光耦上會(huì )有10mA電流，初級的FB被很快拉低，PWM占空比很快變小。

當電壓低于12V時(shí)，431兩端的電壓可以很大，接近12V，則光耦上沒(méi)有電流經(jīng)過(guò)，初級FB電壓未被拉低，則初級PWM的占空比會(huì )增加。

這個(gè)電阻可以調節輸出電壓過(guò)沖，和負載突變時(shí)的輸出電壓變化值。10mA為參考值，不同的電路需要調節R4的值。