【導讀】本文簡述了開關電源輸入過壓的危害
，分析了輸入過壓對電源元器件電壓應力的影響，同時給出如何有效防護的措施，推薦使用305全工況AC/DC電源
，可較大提升電網波動時電源的可靠性。

一、引言

輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)過(guo)壓(ya)是(shi)電(dian)網(wang)負(fu)載(zai)出(chu)現(xian)了(le)較(jiao)大(da)的(de)波(bo)動(dong)而(er)引(yin)起(qi)的(de)。例(li)如(ru)在(zai)用(yong)電(dian)高(gao)峰(feng)時(shi)電(dian)壓(ya)往(wang)往(wang)偏(pian)低(di)，有(you)設(she)備(bei)停(ting)機(ji)時(shi)電(dian)壓(ya)往(wang)往(wang)偏(pian)高(gao)。國(guo)家(jia)標(biao)準(zhun)對(dui)電(dian)壓(ya)波(bo)動(dong)等(deng)級(ji)有(you)如(ru)下(xia)規(gui)定(ding)：

電網電壓幅值實際變化範圍隨電網容量的大小、輸配電設備質量的好壞、用電量的大小等條件不同而產生很大的差別。在供電較好的城市和工業區，變化範圍通常隻有±15%（264VAC）左右，超過264VAC電源有可能會損壞，嚴重時甚至會造成設備跳閘、著火，對人員和財產造成威脅。

而在供電條件下較差的農村和邊遠地區
，或者電網存在負載變化很大設備的場景，如山區、公路隧道，充電樁
、發電機供電等場合，變化範圍則要大得多
，有時甚至能夠達到20%~30%（274~299VAC）。

二、輸入過壓時電源器件電壓應力分析

以圖2反激開關電源為例
，分析當輸入電壓達305VAC時，根據電壓應力情況如何選擇合適的元器件。

1. 保險絲F1額定電壓選擇

保bao險xian絲si的de電dian壓ya額e定ding值zhi必bi須xu大da於yu或huo者zhe等deng於yu斷duan開kai電dian路lu的de最zui大da電dian壓ya。由you於yu保bao險xian絲si的de阻zu值zhi非fei常chang低di

，隻zhi有you當dang保bao險xian絲si試shi圖tu熔rong斷duan時shi，保bao險xian絲si的de電dian壓ya額e定ding值zhi才cai變bian得de重zhong要yao。當dang熔rong絲si元yuan件jian熔rong化hua後hou，保bao險xian絲si必bi須xu能neng迅xun速su斷duan開kai

，熄xi滅mie電dian弧hu，並bing且qie阻zu止zhi開kai路lu電dian壓ya通tong過guo斷duan開kai的de熔rong絲si元yuan件jian再zai次ci觸chu發fa電dian弧hu。

保險絲常見規格有125V、250V、300V
、400V，在應對輸入電壓波動較大的情況下，選擇300V的保險絲。

2. 壓敏電阻RV1額定電壓選擇

在實際應用中，壓敏電阻RV1一般並聯在電路中，當電路正常工作時，它處於高阻狀態，不影響電路正常工作。當電路出現異常瞬時過電壓 並達到其導通電壓（壓敏電壓）時shi，壓ya敏min電dian阻zu迅xun速su由you高gao阻zu狀zhuang態tai變bian為wei低di阻zu狀zhuang態tai，泄xie放fang由you異yi常chang瞬shun時shi過guo電dian壓ya導dao致zhi的de瞬shun時shi過guo電dian流liu，同tong時shi把ba異yi常chang瞬shun態tai過guo壓ya鉗qian製zhi在zai一yi個ge安an全quan水shui平ping之zhi內nei，從cong而er保bao護hu後hou級ji電dian路lu免mian遭zao異yi常chang瞬shun時shi過guo電dian壓ya的de損sun壞huai。

常見的壓敏規格如下表：

壓敏電阻電壓值要大於實際電路中的電壓峰值，即連續施加在壓敏電阻兩端的電源電壓，要小於壓敏電阻規格書中的“最大連續工作電壓值”，如上表
，300VAC和385VDC顯然不滿足長時間305VAC工作，為了防止壓敏損壞，在應對輸入電壓波動較大的情況下，需選擇561的壓敏電阻。

3. X電容CX1額定電壓選擇

X2安規電容的額定電壓的一般有：275V / 305V / 310V，它們其實是通用的。出現這樣的情況，主要是不同國家，不同安規認證要求的額定電壓不一樣導致的。CQC認證要求的額定電壓是310VAC
，其它國家要求為：275V、305VAC、310VAC。在應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時，橋堆二極管最大應力為Vmax1=264×1.414=373V；

在Vin=305VAC時，橋堆二極管最大應力為Vmax2=305×1.414=431V。

由於開關電源需要做雷擊浪湧試驗，所以一般整流橋都選擇600V以上的整流橋，為了滿足更嚴苛的雷擊環境

，可以選擇1000V的整流橋。

5. 電解電容C1額定電壓選擇

在Vin=264VAC時，電解電容最大應力為Vcmax1=264×1.414=373V；

在Vin=305VAC時
，電解電容最大應力為Vcmax2=305×1.414=431V。

在應對輸入電壓波動較大的情況下，應選擇450V的電解電容。

6. MOS管Q1額定電壓選擇

MOS管電壓應力為

V_mos=V_IN+V_OR+V_PK

其中 V_IN 為輸入電壓
，最高輸入電壓為431V
， V_OR 為反射電壓，一般為：60-120V，與原副邊匝比和輸出電壓成正相關，通過優化設計可以取80V或以下； V_PK 為漏感產生的尖峰電壓，一般為：100V左右

，通過優化漏感和吸收參數可以取80V或以下。

所以MOS管Q1的工作電壓應力為：431+120+100=651V

，通過優化後MOS管Q1的工作電壓應力為：431+80+80=591V，所以考慮到雷擊或者305VAC輸入的情況下，為了保證MOS管可靠的工作，至少得選取700V以上的MOS管，但也可以通過優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

二極管電壓應力為

其中 V_D-PK 為副邊漏感產生的尖峰電壓，由於受不同輸出電壓和吸收參數影響較大
，一般計算

假設輸出電壓 V₀ =12V，二極管漏感尖峰 V_D-PK =30V，MOS管漏感尖峰 V_PK =80V，計算如下表：

由表1可以看出，常規開關電源隻考慮到 V_IN =373V，MOS管和二極管應力取值都會偏小，不能適用於  V_IN =431V的情況，一旦輸入電壓超過373V
，則有損壞的風險。

綜上所述，以輸出電壓12V為例，考慮到雷擊或者305VAC輸入的情況下
，為了保證二極管可靠的工作，至少得選150V以上的二極管
，但也可以通過優化變壓器匝比和漏感

，選取100V的二極管。

三、輸入過壓防護要求

根據第二章節的計算
，可知應對輸入過壓的工況，最好的辦法就是優化元器件的電壓應力，如

同tong時shi還hai可ke以yi通tong過guo加jia大da電dian源yuan內nei部bu電dian氣qi間jian隙xi和he爬pa電dian距ju離li來lai保bao持chi高gao壓ya線xian之zhi間jian的de安an全quan距ju離li
，不bu會hui因yin為wei距ju離li不bu足zu產chan生sheng拉la弧hu損sun壞huai樣yang機ji或huo危wei害hai人ren身shen安an全quan。

四、總結

benwenshuomingleshuruguoyashihuisunhuaidianyuanheduirenshenzaochengweihai，tongguodianyuanqijiandianyayinglifenxi
，quedingkaiguandianyuanguanjianyuanqijiandianyayinglidexuanxingyiju，tongshizhichulekeyitongguoyouhuayuanqijiandedianyayinglihejiadadianyuanneibudianqijianxihepadianjulilaijinxingfanghu。

通過對比主流電源與“305工況”電源的元器件額定電壓、電氣間隙和爬電距離，推薦金升陽305全工況AC/DC電源
，可有效的針對輸入過壓情況進行防護。同時還能應用在工作溫濕度、海拔
、電磁幹擾等方麵有更高要求的惡劣環境和特殊環境。

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