2013 四月

电源用电子元件

防护可靠、稳定性好

TDK能够为电源开发商提供广泛的无源元件以及一站式服务:EPCOS(爱普科斯)元件尤其齐全,包括各类功能强大的直流链路电容器。此外,TDK还提供各种变压器、扼流圈、防护器件以及EMC元件等多种产品。

如今仅有极少数电气设备直接采用电网的交流电压供电。无论是信息和通讯、消费电子、工业电子,还是照明设备,都离不开各种拓扑结构的电源。

电源技术包括光伏与风力发电厂用转换器、工业驱动用变频器以及各种功率等级的开关电源。从功率仅有数瓦的手机充电器到千瓦级高性能工业电源,均属开关电源的范畴。图1为典型的开关电源 (SMPS) 输入电路,包含了整流器之前的所有无源元件。

图1:开关电源的输入电路图

 

电源输入电路中的EPCOS(爱普科斯)与TDK元件为电子设备提供过流与过压保护并确保电磁兼容。

免受浪涌电流的影响
直流链路电容器在启动时会在整流器与电源线路中形成极高的输入电流。极端情况下,该电流可损毁整流器二极管或烧断电源熔断器。

使用NTC热敏电阻作为浪涌电流限流器 (ICL) 可实现平稳启动。这些热敏电阻在启动时电阻较大,从而限制浪涌电流。只有当电流将其加热到一定程度后,其电阻才会降至一个可忽略不计的值。EPCOS(爱普科斯)的B57*S系列NTC热敏电阻针对不同的电流强度需求提供相应的ICL。

运行期间,PTC热敏电阻确保不受(如在短路时产生的)浪涌电流的影响。电流过大时,这些元件被加热,电阻会升高。与ICL一样,这些调节器也是直接安插在电源输入的电流路径中。B5910*J系列覆盖了所有常用的电流值。这些热敏电阻有引线式或封装式两种型号。图2为NTC与PTC过流保护热敏电阻,以及一个ETFV系列压敏电阻(ETFV为一种整合多个保护功能的元件)。

图2:陶瓷保护设备


左起:EPCOS(爱普科斯) ICL-NTC热敏电阻,EPCOS(爱普科斯) PTC热敏电阻与EPCOS(爱普科斯) ETFV系列压敏电阻。这些元件为电源的输入端提供可靠的过流与过压保护。

相比一般发电模式,分布式发电(尤其是风力或太阳能电厂)发生电压波动与危险过压的风险更高。可使用EPCOS(爱普科斯)的压敏电阻来确保电源安全运行。正是这些压敏电阻成就了TDK在全球过压保护器件市场的领先地位。我们持续不断地开发与改进这些陶瓷元件,现已可提供能够处理多个高压脉冲的压敏电阻型号。ETFV系列压敏电阻(图2右)有一项突出特点,它配有热熔断器,如果发生过载可将元件断开。这些元件还配备监视器输出,可发送故障信号。由于其耐热性与阻燃性设计,这些压敏电阻满足UL 94 V-0规范,还满足UL 1449第3版与UL 60691与IEC 6 0950-1附录Q。ETFV压敏电阻可通过电路板夹连接使其维护得到明显的简化。除多款不同连接配置与功率等级的单片压敏电阻外,我们还提供SMD多层压敏电阻。该类电阻也非常适合于保护电源的控制电路。

EMC – 不可或缺

针对电磁兼容与瞬态保护,EPCOS(爱普科斯)提供X与Y电容器以及共模扼流圈产品。EPCOS(爱普科斯)是全球电容器和扼流圈种类最为齐全的供应商之一。B3292*、B3202*、B3291*与B81123系列EMI电容器针对250 V AC至330 V AC电压范围设计。这些元件通过了相应的UL1414、UL 1283、CSA C22.2与EN 60384-14认证。

EPCOS(爱普科斯)提供各种B827*系列双模、三模与共模扼流圈,其电压范围覆盖从250 V AC至690 V AC,允许电流容量从0.25 A至200 A。

为了在大导通角下达到最大效率并使电源线路中负载保持较小,可在整流器后连接一个PFC升压级。对此,EPCOS(爱普科斯)电感器是不二之选。这些电感器涵盖各种电流容量范围,同时提供引线式元件或SMD元件。

图3:电源用EPCOS(爱普科斯)EMC元件


EPCOS(爱普科斯) B32913*系列X1电容器(左)与EPCOS B82727*系列电流补偿共模扼流圈。

图4:包括了直流链路、转换器及输出滤波的SMPS电路图

 

EPCOS(爱普科斯)电容器是保证电源输出端电压稳定的核心元件。

直流链路电容器

直流链路的核心元件是电容器。电容器起平稳整流器波纹电压从而稳定直流链路电压的作用。EPCOS(爱普科斯)铝电解电容器适用于此类用途,其CV值高,可使电源高度紧凑化。EPCOS(爱普科斯)铝电解电容器的一个显著特点是波纹电流容量极高而ESR与ESL值低,故自热较低。根据链路输出与电压需求,可选择径向引线式或2或4针的焊片式电容器。这些电容器的电压范围为10 V DC至600 V DC,设计最高温度为85°C至140 °C。

EPCOS(爱普科斯)新开发的两款铝电解电容器(B43700*与B43720*系列)带有螺栓端子,允许额定电压由550 V DC增至600 V DC(图5)。这些电容器的电容范围为1200 µF至6800 µF,设计温度高达85 °C,而且高度紧凑。另外一款新型焊片系列(B43541*系列)的设计温度同样高达85 °C,电容值为47 µF至330 µF,额定电压也从之前的550 V DC增至600 V DC。新推出的EPCOS(爱普科斯)铝电解电容器系列中还包括温度高达105 °C、额定电压更高的类型。螺钉式的额定电压从原来的450 V DC增至500 V DC,焊片式的额定电压则从500 V DC增至550 V DC。电压显著增加后,开发商可减少链路中串联电容器的数量,从而减少成本与安装空间。

另外,也可使用EPCOS(爱普科斯) MKP薄膜电容器来稳定直流链路,比如B3267*(高功率)或B3277*(高密度)系列。这些电容器的设计电压范围从450 V DC至1300 V DC,电容范围从0.47 µF至110 µF。与所有EPCOS(爱普科斯)薄膜电容器一样,这些电容器的使用寿命极长,还具有自愈功能——过压导致的电介击穿会形成局部金属雾化,而电容器仍能够完全正常使用。

图5:EPCOS(爱普科斯)的600 V铝电解电容器
B43700*与B43720*系列铝电解电容器目前提供600 V工作电压,适用于电源与工业转换器。

为了满足SMPS输出要求的各种不同的电压值,则需要EPCOS(爱普科斯) B78*系列MOSFET开关电源变压器。这些变压器有多种磁芯形状,同时具有SMD或PTH型号可供选择。虽然其尺寸紧凑,但单个变压器可达到200 W的输出。我们还提供具有多个输出的型号。EPCOS(爱普科斯) 电动交通平台的新型扼流圈与变压器独树一帜,专门针对车载充电器而设计的,并且具有尺寸紧凑、损耗小的特点。

为平稳整流后的输出电压,电流路线中必须安装EPCOS(爱普科斯)SMT电感器,比如EPCOS(爱普科斯) B8246*与B8247*或B8255*系列。这两个系列涵盖适用电流范围从0.11 A直至71 A的型号(包括屏蔽与非屏蔽款型)。大电流型号的扁线螺旋绕组的覆铜率极高,因此这类元件在提供优异性能同时可保持极高的紧凑性。对此,TDK电感器是理想之选。为平滑电压建议使用B41*系列单端铝电解电容器或薄膜电容器。

EPCOS(爱普科斯)的电流传感器对于SMPS的准确运作不可或缺,B82801*系列即为此而开发。这些传感器的变压系数在1:20至1:125,设计电流从7 A至40 A。

表:用于电源的EPCOS(爱普科斯)和TDK元件

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