常用电子元器件分类及选型（正激）

一、保险丝

分类：从封装上分为直插式和贴片式，其中直插式的又分径向引线和纵向引线式。

从时间上分为速断、中等慢断、慢断等。

从材质上分为陶瓷、玻璃、塑料等。

选型：作为保险丝除了选择其封装、时间、以及材质，额定电压、电流等，最主要的是看I平方/T，即A平方/S，这是选择保险丝的关键点，一般都是用示波器捕捉浪涌电流，然后积分(可以近似计算)，得出A平方/S。

举例：

 

 

以上是给青岛某客户做的一适配器电源白盒测试的截图，得到A平方/S为3.912，那么我们就的去查保险丝的规格书，对应的参数必须比3.912要大一个级别，查表得到比3.912大一个级别的为5.87，对应保险丝为1.6A，250V。一般电路中整流桥后面有电解电容的，选择慢断型的。

二、压敏电阻

分类：从材质上分一般分为SrTiO3(钛酸锶)陶瓷和ZnO(氧化锌)陶瓷，虽然SrTiO3(钛酸锶)陶瓷这种材质的好，性能优良，但价格高，所以目前作为电源镇流器类用ZnO的还是居多。

从用途上分一般分为保护型、浪涌抑制型、功率型，目前我们用的都是浪涌抑制型。

选型：除了外观尺寸，材质，封装等最主要的选型还是看以下。

不同厂家都有自己的命名，而且有的是根据dc电压分的，有的是根据ac电压分的，如我司目前的CNR、EPCOS。无论是哪种命名方式，但选择的原理都是一样的。

根据不同的资料，原理有两种：

一种是最高输入电压*1.414*1.2~1.4，来选择(dc电压法)。

举例：输入电压为85-264Vac，则264*1.414*1.2~1.4=447.9~522.6dc，也就是选择471-511的范围，如果厂家命名的是ac的，则把*1.414去掉，即264*1.2~1.4=316.8~369.6ac，也就是选择321~381ac。(321上一个档是381，以EPCOS为例

 

 

另一种是根据在1mA时转折电压来选取。

见下面截图，以EPCOS为例：

三、热敏电阻

分类：按温度分：负温度系数/正温度系数/临界温度热敏电阻，英文字母表示为NTC/PTC/CTR.

按封装分：直插式和贴片式。

其材料一般都是半导体陶瓷。

选型：除基本参数尺寸，25°C的阻值 零功率R25，B值，另外有两点需要注意：

1. 耗散系数δ

δ=ΔP/ΔT (mW/℃)

即：在规定的环境温度下，热敏电阻器耗散功率变化率与其相应温度变化之比。它表示使热能电阻体升高1℃温度所需消耗的功率。在工作温度范围内，δ随环境温度变化而有所变化。

2. 额定功率Pr

额定功率=耗散系数δ×(最高使用温度Tmax-25℃)

比较兴勤和时恒家的热敏电阻：

时恒家的为：热耗散系数(mw/℃): 20

兴勤家的为：热耗散系数(mw/℃): 21

大家根据上面的公式算一下额定功率：

比如Tmax温度为200°C，则额定功率为耗散系数δ×(最高使用温度Tmax-25℃)，时恒家的为：3.5W，兴勤家的为：3.675W。

这个只是个参考值。

四、X电容、Y电容(安规电容)

X电容分类：按照耐压不同分为X1 X2 X3三种。

1. X1耐高压大于2.5 kV, 小于等于4 kV,

2. X2耐高压小于等于2.5 kV,

3. X3耐高压小于等于1.2 kV

目前我们家都用X2电容，性价比高。

X电容主要用于跨接L/N之间，滤去差模噪声。

Y电容分类：按照耐压不同分为Y1 Y2 Y3 Y4四种。

1. Y1耐高压大于8 kV,

2. Y2耐高压大于等于5 kV,

3. Y3 NA

4. Y4耐高压大于等于2.5kV

需要注意的是：Y1属于双绝缘Y电容,用于跨接一二次侧.Y2则属于基本单绝缘Y电容,用于跨接一次侧对地保护即FG线。

目前X电容常用的是金属化聚丙烯薄膜，绕制完毕，两边铜包钢引线，然后放入盒子中，环氧树脂灌封而成，这个工艺中关键还是铝粉蒸发到薄膜。

国外大部分都是压制而非绕制，所以我们国产的一般都比不上国外的品质。

选型：只要注意了额定温度，电压，尺寸，容量等基本参数，没有什么可难选型的。

目前Y电容常用的是陶瓷介质，通过焊料和镀锡铜包钢引线焊接，然后环氧树脂封装而成。

选型：注意额定温度，电压，尺寸，容量等基本参数，主要看其温度特性是什么，如B(Bn) E R F等，目前比较好的是B(Bn)温度特性的，以及损耗角的正切值以及漏电流(一般从1-10mA之间)。

温度特性曲线如下:

 

 

五、 MOS 管

分类：按沟道分 N沟道和P沟道。

按材料分 结型和绝缘栅型。

按功率分 大中小三种。

其中注意所用MOS是增强型还是耗尽型。

目前我们都是用的绝缘栅-增强型-N沟道MOS。

选型：MOS管的选型比较复杂，讲起来比较费唾沫。

现以N沟道增强型MOS管STW9NB90为例讲解：

绝对最大额定值

 

 

从上而下依次为：

漏源电压 MOS管的实际最大的电压必须为此电压的88%降额。(因为-40时MOS管的反压是原来反压的92%左右，当然如果低温不是-40就另当别论)

漏栅电压

栅源电压 栅极驱动脉冲电压幅值一般在最大不要超过25V，这是对于+/-30V的而言，如果是+/-25的话，一般不要超过20V，当然以上说的是极限值，一般都不会用到极限值，MOS管最佳开通电压幅值为10V，低驱动电压MOS除外)

漏极电流(25°C时)

漏极电流(100°C时) MOS管在极限条件(空气对流的情况除外)下一般都会到达这个温度，所以选型时看此时的电流，不要看25°C，没有意义)

脉冲漏极电流

总功耗 这个功耗就是N沟道所能允许的功耗，一般为保险起见，电源或镇流器是多大功率的，要选的此值接近于其功率，当然最终以测试温升为评判依据。

额定值降低因子

二极管反向峰值电压(好像只有ST厂家的有此项)

储存温度

最大工作结温

热阻

雪崩能量

电气特性

 

 

 

 

 

 

因项目多，所以选几个重点项目讲解：

沟道电阻Rdson 除了开关损耗，另一个重要损耗就是沟道电阻的损耗。

米勒电容充电电荷量Qgd 这个主要以示波器测试米勒平台波形为准。

反向恢复时间trr 寄生二极管反向恢复时间(有的芯片如半桥的，死区时间选的理论可以，为什么还会出现上下桥臂同时通的情况，原因就在于此，trr太长，国外品牌的一般都不会出问题，国产的标的很好，时间根本就达不到，很是不靠谱)[!--empirenews.page--]

 

 

六、 电感(正激电感▲)

分类：按结构分线绕电感和非线绕电感;固定式和可调式。

按贴装分贴片式电感和插件式电感。

按频率分高频、中频、低频电感器。

按用途分振荡电感器、校正电感器、显像管偏转电感器、

阻流电感器、滤波电感器、储能电感器、被偿电感器等

选型：因电感类的种类多，讲起来很繁琐，特兼顾设计方面讲解正激电感略带滤波器和滤波电感

1. 滤波电感

滤波电感作为输入滤波来说，都是滤除差模杂讯，材质一般为镍锌R棒居多(较少用铁粉芯环或镍锌环)，电感量一般根据具体通过EMI(如EN55015标准)为几百uH-1mH之间。线径选取根据最严酷条件，以及温升选取。

输出滤波电感，一般是平滑纹波以及消除MOS管或二极管的开关噪声，材质一般为镍锌R棒或工字，电感量一般选取几uH-几十uH。线径选取根据最严酷条件，以及温升选取。

2. 滤波器

滤波器作为输入滤波来说，都是滤除共模杂讯(由于共模滤波器很难做到完全电感量对称，所以会充当一部分差模电感滤除差模杂讯)，材质一般为高导锰锌环，少数会用到非晶环，电感量一般根据具体通过EMI(如EN55015标准)为几mH-几十mH之间。线径选取根据最严酷条件，以及温升选取。

当然部分情况滤波器会用到次级，也是为过EMI，电感量一般在几百uH。线径选取根据最严酷条件，以及温升选取。

3. 正激电感 ▲

设计

首先，以正激电感为研究对象，进行研究。在一个周期中，开关管开通的时候，正激电感两端被加上一个电压，其电流不是突变的，而是线性的上升的，有公式I=V*Ton/L，这几项分别表示电感电流的增量，输入电压，开通时间，电感量。而这个电压是变压器副边放出的。在开关管关断的时候，电感器以一个恒定的电压放电，其电流即会线性的下降，同样遵守这个公式，即I=Vo*Toff/L，一个周期中，放电电流等于充电电流，所以上两式相等，再用1-D代替Toff，D代替Ton，于是从上两式中得到Vo=V*D。画出电感两端的电压电流波形如下图。

 

 

上为电流波形，下为电压波形。所以，设计的第一步就是确定这个原边电流(倒映)的波形。

下面，以12V/24A的电源为例，介绍一下设计步骤。

1. 选取最低输入电压(直流)Vimin：175V;输出电压Vo：12V;输出电流Io：24A;估算效率：80%;工作频率f：65KHz;最大占空比D：0.6;输出整流管正向压降Vfo：1.5V。

2. 根据公式Vs=Vo/D+Vfo计算正激电感输入电压，即变压器付边绕组输出电压，为21.5V

3. 选定输出纹波电流峰峰值Ir，范围一般为输出电流的10%～50%，这里选为4.3A。

4. 根据公式Ip=Io+Ir/2计算正激电感的电流峰值为26.15A。

5. 根据公式L=(Vs-Vfo-Vo) *D /f /Ir计算电感量为17.17uH

6. 根据公式ILRMS=IP*根号下的[〈((Ir/Ip)的平方/3-(Ir/Ip)+1)*D〉+〈((Ir/Ip)的平方/3-(Ir/Ip)+1)*(1-D)〉]计算电感电流的有效值为24.03A。

7. 根据环境及工艺条件选取载流密度，一般为4～10A/平方mm，风冷状态、良好散热及较短持续时间的可选到20以内。据此选择合适的线径。

8. 如果选用铁氧体磁心做电感，需根据磁心的截面积选择绕制匝数，使根据B=L*IP/N/SE计算出的B值在0.2~0.3以内，再根据Lg=N^2/L*4Π*0.0000001*SE计算气隙长度。

9. 如果选用金属粉末磁环做电感，可用厂家提供的参数进行计算。本例中用Micrometals公司的T106-26铁粉环，绕制28T，可保证24A电流下电感量为17uH;静态电感量为70uH。

特别注意：正激是从buck电路演变而来，所以考验正激电感的是在最高输入电压的时候，所以以上计算还需要用高输入电压计算一遍。

七、变压器▲

分类：按结构分：双卷变压器、三卷变压器和自藕变压器。

按相数分：单相变压器、三 相变压器。

按用途分：电力变压器、试验用变压器、测量变压器(互感器)、矿用变压器、 调压器、电抗器、整流变压器、电焊变压器、冲击变压器等。

按中性点绝缘水平分：全绝缘变压器和半绝缘变压器。

按电源拓扑分：单端反激、单端正激、推挽、半桥、全桥变压器(目前较流行还有一种LLC谐振变压器)。

设计：因会设计正激变压器了，双端的推挽、半桥和全桥就相应的会了，所以本次设计以单端反激和单端正激变压器设计为例

1.单端反激变压器设计

计算反激变压器，就是要先选定一个工作点，在这个工作点上算，这个是最苛刻的一个点，这个点就是最低的交流输入电压(反激电路由boost电路演变而来)，对应于最大的输出功率。下面我就来算了一个输入85V到265Vac，输出5V，2A 的电源，开关频率是100KHz。

第一步就是选定原边反射电压Vor，这个值是由自己来设定的，这个值就决定了电源的占空比。

这是一个典型的单端反激式开关电源，来分析一下一个工作周期，当开关管开通的时候，原边相当于一个电感，电感两端加上电压，其电流值不会突变，而线性的上升，有公式上升了的I=Vs*ton/L,这三项分别是原边输入电压，开关开通时间，和原边电感量.在开关管关断的时候，原边电感放电，电感电流又会下降，同样要尊守上面的公式定律，此时有下降了的I=Vor*Toff/L,这三项分别是原边感应电压，即放电电压，开关管关断时间，和电感量.在经过一个周期后，原边电感电流的值会回到原来，不可能会变，所以，有Vs*Ton/L=Vor*Toff/L,，上升了的，等于下降了的，上式中可以用D来代替Ton，用1-D来代替Toff，移项可得，D=Vor/(Vor+Vs)。此即是最大占空比了。比如选定感应电压为80V，Vs为90V ，则D=80/(80+90)=0.47

第二步,落实原边电流波形的参数.

原边电流波形有三个参数,平均电流,有效值电流,峰值电流.,首先要知道原边电流的波形,原边电流的波形如下图所示.这是一个梯形波横向表示时间,纵向表示电流大小,这个波形有三个值,一是平均值,二是有效值,三是其峰值,平均值就是把这个波形的面积再除以其时间.如下面那一条横线所示,首先要确定这个值，这个值是这样算的，电流平均值=输出功率/效率*VS。现在下一步就是求电流峰值，我们自己还要设定一个参数，这个参数就是Krp，所谓Krp，就是指最大脉动电流和峰值电流的比值这个比值下图分别是最大脉动电流和峰值电流。是在0和1之间的。这个值很重要。已知了Krp，现在要解方程了，已知这个波形一个周期的面积等于电流平均值*1，这个波形的面积等于，峰值电流*KRP*D+峰值电流*(1-Krp)*D，所以有电流平均值等于上式，解出来峰值电流=电流平均值/(1-0.5Krp)*D。比如说我这个输出是10W，设定效率是0.8.则输入的平均电流就是10/0.8*90=0.138A,我设定Krp的值是0.6而最大值=0.138/(1-0.5KRP).D=0.138/(1-0.5*0.6)*0.47=0.419A.

 

 

第三个电流参数,就是这个电流的有效值,电流有效值和平均值是不一样的,有效值的定义就是说把这个电流加在一个电阻上,若是其发热和另处一个直流电流加在这个电阻上发热效果一样的话,那么这个电流的有效值就等于这个直流的电流值.所以这个电流的有效值不等于其平均值,一般比其平均值要大.而且同样的平均值,可以对应很多个有效值,若是把Krp的值选得越大,有效值就会越大,有效值还和占空比D也有关系,总之.它这个电流波形的形状是息息相关的.我就直接给出有效值的电流公式,这个公式要用积分才能推得出来,我就不推了,只要大家区分开来有效值和平均值就可以了.

电流有效值=电流峰值*根号下的D*(Krp的平方/3-Krp+1)如我现在这个,电流有效值=0.419*根号下0.47*(0.36/3-0.6+1)=0.20A.所以对应于相同的功率,也就是有相同的输入电流时,其有效值和这些参数是有关的,适当的调整参数,使有效值最小,发热也就最小,损耗小.这便优化了设计.

第三步,开始设计变压器准备工作.已知了开关频率是100KHz则开关周期就是10微秒了,占空比是0.47.那么Ton就是4.7微秒了.记好这两个数,对下面有用.

第四步,选定变压器磁芯,这个就是凭经验了,如果你不会选,就估一个,计算就行了,若是不行,可以再换一个大一点的或是小一点的,不过有的资料上有如何根据功率去选磁芯的公式或是区线图,还有AP法等，大家不妨也可以参考一下.我一般是凭经验来的。

第五步,计算变压器的原边匝数,原边使用的经径.计算原边匝数的时候,要选定一个磁芯的振幅B,即这个磁芯的磁感应强度的变化区间,因为加上方波电压后,这个磁感应强度是变化的,正是因为变化,所以其才有了变压的作用,NP=VS*TON/SJ*B,这几个参数分别是原边匝数,最小输入电压,导通时间,磁芯的横节面积和磁芯振幅,一般取B的值是0.1到0.2之间,最大不超过0.3(当然也有例外，有时可以选到0.4，根据具体情况)。取得越小,变压器的铁损就越小,但相应变压器的体积会大些.这个公式来源于法拉弟电磁感应定律,这个定律是说,在一个铁心中,当磁通变化的时候,其会产生一个感应电压,这个感应电压=磁通的变化量/时间T再乘以匝数比,把磁通变化量换成磁感应强度的变化量乘以其面积就可以推出上式来,简单吧.我的这个NP=90*4.7微秒/32平方毫米*0.15,得到88匝0.15是我选取的了值.算了匝数,再确定线径,一般来说电流越大,线越热,所以需要的导线就越粗,,需要的线径由有效值来确定,而不是平均值.上面已经算得了有效值,所以就来选线,我用0.25的线就可以了,用0.25的线,其面积是0.049平方毫米,电流是0.2安,所以其电流密度是4.08,可以,一般选定电流密度是4到10安第平方毫米.记住这一点,这很重要.若是电流很大,最好采用两股或是两股以上的线并绕,因为高频电流有趋效应,这样可以比较好.

第六步,确定次级绕组的参数,圈数和线径。记得原边感应电压吧,这就是一个放电电压,原边就是以这个电压放电给副边的,看上边的图,因为副边输出电压为5V,加上肖特基管的压降,就有5.6V,原边以80V的电压放电,副边以5.6V的电压放电,那么匝数是多少呢,当然其遵守变压器那个匝数和电压成正比的规律.所以副边电压=NS*(UO+UF)/VOR,其中UF为肖特基管压降.如我这个副边匝数等于88*5.6/80,得6.16,整取6匝.再算副边的线径,当然也就要算出副边的有效值电流啦,副边电流的波形会画吗,我画给大家看一下。

 

 

画的不太对称,只要知道这个意思,就可以了.有突起的时间是1-D,没有突起的是D,刚好和原边相反,但其Krp 的值和原边相同的这下知道了这个波形的有效值是怎么算的了吧,哦,再提醒一句,这个峰值电流就是原边峰值电流乘以其匝数比,要比原边峰值电流大数倍。

第七步确定反馈绕组的参数,反馈是反激的电压,其电压是取自输出级的,所以反馈电压是稳定的,TOP 的电源电压是5.7到9V,绕上7匝,那么其电压大概是6V多,这就可以了,记得,反馈电压是反激的,其匝数比要和幅边对应,至于线,因为流过其的电流很小,所以就用绕原边的线绕就可以了,无严格的要求.

第八步,确定电感量.记得原边的电流上升公式吗I=Vs*Ton/L。因为你已经从上面画出了原边电流的波形,这个I就是:峰值电流*Krp,所以L=Vs*Ton/峰值电流*Krp,知道了吗,从此就确定了原边电感的值.

第九步,验证设计,即验证一下最大磁感应强度是不是超过了磁芯的允许值,有BMAX=L*IP/SJ*NP.这个五个参数分别表示磁通最大值,原边电感量,峰值电流,原边匝数,这个公式是从电感量L的概念公式推过来的,因为L=磁链/流过电感线圈的电流,磁链等于磁通乘以其匝数,而磁通就是磁感应强度乘以其截面积,分别代入到上面,即当原边线圈流过峰值电流时,此时磁芯达到最大磁感应强度,这个磁感应强度就用以上公式计算.BMAX的值一般一要超过0.3T (有时可以选到0.4，根据具体情况),若是好的磁芯,可以大一些,若是超过了这个值,就可以增加原边匝数,或是换大的磁芯来调.

总结一下:

设计高频反激变压器,有几个参数要自己设定,这几个参数就决定了开关电源的工作方式,第一是要设定最大占空比D,这个占空比是由你自己设定的感应电压VOR来确定的,再就是设定原边电流的波形,确定Krp的值,设计变压器时,还要设定其磁芯振幅B,这又是一个设定,所有这些设定,就让这个开关电源工作在你设定的方式之下了.要不断的调整,工作在一个对你来说最好的状态之下,这就是高频反激变压器的设计任务。

2.单端正激变压器设计

正激变压器和反激变压器最大的区别就是正激变压器不要开气隙，要求其电感量尽量大。正激变压器原边也有电流，但这个电流不是其自己通过输入电压储存来的，而是从副边电感上感应过来的，知道了这一点，正激变压器就好设计了。

第一步：根据所选磁心的截面积SeT及预选的变压器工作B值(BT)计算变压器原边匝数，公式为NP=Vimin*(1/f)*D/(SeT*BT)。本例中选用ER28磁心，查截面积SeT=81.4平方mm;预选BT=0.33T;计算结果为60.136匝，选用60匝。

第二步：根据公式NS=Np*Vs/Vimin计算付边匝数为7.37匝，选取7匝。

第三步：计算匝比N=Np/Ns=8.571

第四步：计算原边电流峰值Ipp=Ip/N=3.051A

第五步：计算原边电流有效值Iprms=Ipp*根号下的(((Ir/Ip)^2/3-Ir/Ip+1)*D)=2.17A，据此选择原边线径。

第六步：付边电流峰值Ips=Ip，计算付边电流有效值Isrms=Ip*根号下(((Ir/Ip)^2/3-Ir/Ip+1)*D)=18.62A，据此选择付边线径。

总结一下：

设计高频正激变压器，相比反激而言，简单很多，没有什么好特别注意的，相反正激电感是设计正激的重点，需要精心设计，正激变压器只是一个一个“水管子”只要有励磁电流(很小的电流)来维持即可。

八、PCB板

分类：

按层数分：单面板，双面板，多层板。

按颜色分：自然色，黑色，白色，黄色等。

按材质分：FR-1，CEM-1，CEM-3，FR-4等。

选型以及注意事项

1、板材：包括材料类型，板材基材厚度，基材铜箔厚度，阻焊颜色，字符颜色，是否要求特定的板材供应商有无诸如介电等方面的要求。

2、加工板边尺寸、公差、翘曲度及有无特殊要求。

3、表面涂敷要求：环氧OSP、喷锡、镀金等要求

4、孔径最小孔径，精度公差，孔内质量要求孔内最小铜厚，孔径公差，焊盘公差尺寸要求，是否要喇叭孔等。

5、表面阻焊颜色，厚度，有无供应商要求，阻焊圈的其他要求，字符油墨颜色，LOGO标记，UL标记等其他方面

6、离子污染度要求，阻抗要求等

7、线宽线距精度要求，线厚要求除了通断之外其他质量要求和次表面质量问题，

8、机加工类型，铣，冲(模具)，V-CUT，金手指倒角、板边机加工缺陷允收范围;

9、拼板供货方式，单个还是连排，工艺边定位点固定孔处理方式等;一定考虑波峰焊流向。

10、包装方式(纸包、真空、带装、纸箱等)，运输方式，储存方式(防潮、防氧化、防灰尘等)