使用TVS增强AC/DC开关电源方案

TMSI电感系列 2025-05-22 723

描述

开关电源

这是一个典型的 TVS（瞬态电压抑制二极管）增强的AC/DC开关电源方案 ，其设计核心与工作流程如下：

一、电路结构解析（分模块说明）

1. 交流输入与初级防护

输入参数 ：标注为220Vrms、50Hz、0°，表明这是单相工频交流输入。
TVS1作用 ：跨接于交流输入线间，作为第一级防护。其功能是钳位电网中的 瞬态过电压 （如雷击、开关操作产生的浪涌），防止后级电路因电压尖峰而损坏。
设计特点 ：TVS1需选择响应时间极快（<1ns）、击穿电压略高于交流峰值（约311V）的型号，以平衡保护与正常工作。

2. 整流与滤波

整流桥BR1 ：由四个二极管组成桥式整流电路，将交流电转换为脉动直流电。
隐含元件 ：虽然图中未明确标注，但实际应用中整流桥后通常会接 电解电容 （如470μF/400V）进行滤波，将脉动直流平滑为较稳定的直流电压（约300V左右）。

3. 开关电源控制器

核心功能 ：通过高频开关动作（如100kHz）调节输出电压。控制器内部通常包含：
- PWM/PFM调制电路 ：根据反馈信号调整开关管导通时间或频率。
- 反馈环路 ：通过光耦或变压器隔离，监测输出电压并动态调整控制信号。
关键元件 ：控制器驱动外部功率开关管（如MOSFET或IGBT），实现高效能量转换。

4. 高频变压器与二次整流

高频变压器 ：将初级高压直流转换为次级低压交流，同时实现电气隔离。
D1作用 ：作为次级整流二极管，将高频交流转换为脉动直流。若需更高效率，可替换为同步整流MOS管。
输出滤波 ：次级通常接 电感与电容组成LC滤波器 ，进一步降低输出纹波。

5. 输出防护与稳压

TVS2作用 ：并联于输出端，抑制负载突变或外部干扰引起的 瞬态过电压 ，保护连接设备。
稳压机制 ：控制器通过反馈环路持续调整开关占空比，确保输出电压稳定（如12V、24V等）。

二、TVS二极管的核心作用对比

位置	元件	防护目标	选型关键参数
初级侧	TVS1	电网侧浪涌、EFT（电快速瞬变脉冲）	击穿电压VBR > 350V，功率容量>5kW
次级侧	TVS2	负载侧过压、ESD（静电放电）	钳位电压VC略高于目标输出电压

三、开关电源方案优势

高效率 ：通过高频开关动作，效率可达85%~95%，远高于线性电源。
小体积 ：高频工作允许使用小型变压器和滤波元件，功率密度高。
宽输入范围 ：可通过控制器设计适应85~265Vac输入。
TVS增强可靠性 ：双级TVS布局覆盖输入输出全链路，满足IEC 61000-4-x等电磁兼容标准。

四、典型应用场景

消费电子 ：手机充电器、笔记本电脑适配器。
工业控制 ：PLC、传感器供电模块。

通信设备 ：路由器、交换机电源。

Part Number	Part Number	VR	I@V	VBR@IT	VBR@IT	I	Vc@	Ipp.
Uni-Polar	Bi-Polar	V	μA	min(V)	max(V)	mA	max(V)	A
50TS5.0A	50TS5.0CA	5.0	150	6.40	7.00	10	9.2	544.0
50TS6.0A	50TS6.0CA	6.0	100	6.67	7.37	10	10.3	486.0
50TS6.5A	50TS6.5CA	6.5	50	7.22	7.98	10	11.2	448.0
50TS7.0A	50TS7.0CA	7.0	20	7.78	8.60	10	12.0	417.0
50TS7.5A	50TS7.5CA	7.5	10	8.33	9.21	1	12.9	388.0
50TS8.0A	50TS8.0CA	8.0	10	8.89	9.83	1	13.6	367.0
50TS8.5A	50TS8.5CA	8.5	10	9.44	10.40	1	14.4	347.0
50TS9.0A	50TS9.0CA	9.0	10	10.00	11.10	1	15.4	325.0
50TS10A	50TS10CA	10.0	5	11.10	12.30	1	17.0	294.0
50TS11A	50TS11CA	11.0	5	12.20	13.50	1	18.2	275.0
50TS12A	50TS12CA	12.0	2	13.30	14.70	1	19.9	252.0
50TS13A	50TS13CA	13.0	2	14.40	15.90	1	21.5	233.0
50TS14A	50TS14CA	14.0	1	15.60	17.20	1	23.2	216.0
50TS15A	50TS15CA	15.0	1	16.70	18.50	1	24.4	205.0
50TS16A	50TS16CA	16.0	1	17.80	19.70	1	26.0	193.0
50TS17A	50TS17CA	17.0	1	18.90	20.90	1	27.6	181.0
50TS18A	50TS18CA	18.0	1	20.00	22.10	1	29.2	172.0
50TS20A	50TS20CA	20.0	1	22.20	24.50	1	32.4	155.0
50TS22A	50TS22CA	22.0	1	24.40	26.90	1	35.5	141.0
50TS24A	50TS24CA	24.0	1	26.70	29.50	1	38.9	129.0
50TS26A	50TS26CA	26.0	1	28.90	31.90	1	42.1	119.0
50TS28A	50TS28CA	28.0	1	31.10	34.40	1	45.4	110.0
50TS30A	50TS30CA	30.0	1	33.30	36.80	1	48.4	103.0
50TS33A	50TS33CA	33.0	1	36.70	40.60	1	53.3	93.9
50TS36A	50TS36CA	36.0	1	40.00	44.20	1	58.1	86.1
50TS40A	50TS40CA	40.0	1	44.40	49.10	1	64.5	77.6
50TS43A	50TS43CA	43.0	1	47.80	52.80	1	69.4	72.1
50TS45A	50TS45CA	45.0	1	50.00	55.30	1	72.7	68.8
50TS48A	50TS48CA	48.0	1	53.30	58.90	1	77.4	64.7
50TS51A	50TS51CA	51.0	1	56.70	62.70	1	82.4	60.7

Part Number	Part Number	VR	I@V	VBR@IT	VBR@IT	I	Vc@pp	lpp@
Uni-Polar	Bi-Polar	V	μA	min(V)	max(V)	mA	max(V)	A
50TS54A	50TS54CA	54.0	1	60.00	66.30	1	87.1	57.5
50TS58A	50TS58CA	58.0	1	64.40	71.20	1	93.6	53.5
50TS60A	50TS60CA	60.0	1	66.70	73.70	1	96.8	51.7
50TS64A	50TS64CA	64.0	1	71.10	78.60	1	103.0	48.6
50TS70A	50TS70CA	70.0	1	77.80	86.00	1	113.0	44.3
50TS75A	50TS75CA	75.0	1	83.30	92.10	1	121.0	41.4
50TS78A	50TS78CA	78.0	1	86.70	95.80	1	126.0	39.7
50TS85A	50TS85CA	85.0	1	94.40	104.0	1	137.0	36.5
50TS90A	50TS90CA	90.0	1	100.0	111.0	1	146.0	34.3
50TS100A	50TS100CA	100.0	1	100.0	111.0	1	162.0	30.9
50TS110A	50TS110CA	110.0	1	111.0	123.0	1	177.0	28.3
50TS120A	50TS120CA	120.0	1	122.0	135.0	1	193.0	26.0
50TS130A	50TS130CA	130.0	1	133.0	147.0	1	209.0	24.0
50TS150A	50TS150CA	150.0	1	144.0	159.0	1	243.0	20.6
50TS160A	50TS160CA	160.0	1	167.0	185.0	1	259.0	19.3
50TS170A	50TS170CA	170.0	1	178.0	197.0	1	275.0	18.2
50TS180A	50TS180CA	180.0	1	189.0	209.0	1	292.0	17.5
50TS190A	50TS190CA	190.0	1	211.0	233.0	1	310.0	16.5
50TS200A	50TS200CA	200.0	1	224.0	247.0	1	329.2	15.5
50TS210A	50TS210CA	210.0	1	237.0	263.0	1	349.5	14.6
50TS220A	50TS220CA	220.0	1	246.0	272.0	1	371.1	13.7
50TS250A	50TS250CA	250.0	1	277.0	306.0	1	425.0	12.0

审核编辑黄宇

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