開關(guān)電源是很多電子產(chǎn)品中常用的電路，一般有交流和直流供電的，交流供電主要完成整流，濾波，降壓等功能，而前端各級(jí)電路中的元器件主要作用和實(shí)現(xiàn)的功能都有哪些呢？我們今天聊聊開關(guān)電源中前端各種元器件的那些事兒。

如圖，為常用的開關(guān)電源前級(jí)電路。

1、 壓敏電阻

上圖看到從左側(cè)開始是工頻市電的輸入口是火線（Line）和零線（Neural）

火線經(jīng) F100 （250V 10A）的保險(xiǎn)絲進(jìn)入到后級(jí)后 火-零之間并接一只壓敏電阻 Varistor (MOV100)，外形如圖：

各種外形的，但必須使用得到安規(guī)認(rèn)證的產(chǎn)品。

壓敏電阻的工作原理

1）當(dāng)加在壓敏電阻上的電壓低于它的閾值時(shí)，流過它的電流極小，它相當(dāng)于一個(gè)阻值無窮大的電阻。也就是說，當(dāng)加在它上面的電壓低于其閾值時(shí)，它相當(dāng)于一個(gè)斷開狀態(tài)的開關(guān)

2）當(dāng)加在壓敏電阻上的電壓超過它的閾值時(shí)，流過它的電流激增，它相當(dāng)于阻值無窮小的電阻。也就是說，當(dāng)加在它上面的電壓高于其閾值時(shí)，它相當(dāng)于一個(gè)閉合狀態(tài)的開關(guān)。

我覺得主要的作用就是用來抗雷擊或是防止高電壓串入的。

壓敏電阻的選用注意事項(xiàng)：

選用壓敏電阻器前，應(yīng)先了解以下相關(guān)技術(shù)參數(shù)：標(biāo)稱電壓是指在規(guī)定的溫度和直流電流下，壓敏電阻器兩端的電壓值。漏電流是指在25℃條件下，當(dāng)施加最大連續(xù)直流電壓時(shí)，壓敏電阻器中流過的電流值。等級(jí)電壓是指壓敏電阻中通過8/20等級(jí)電流脈沖時(shí)在其兩端呈現(xiàn)的電壓峰值。通流量是表示施加規(guī)定的脈沖電流（8/20μs）波形時(shí)的峰值電流 。浪涌環(huán)境參數(shù)包括最大浪涌電流Ipm（或最大浪涌電壓Vpm和浪涌源阻抗Zo）、浪涌脈沖寬度Tt、相鄰兩次浪涌的最小時(shí)間間隔Tm以及在壓敏電阻器的預(yù)定工作壽命期內(nèi)，浪涌脈沖的總次數(shù)N等。

一般地說，壓敏電阻器常常與被保護(hù)器件或裝置并聯(lián)使用，在正常情況下，壓敏電阻器兩端的直流或交流電壓應(yīng)低于標(biāo)稱電壓，即使在電源波動(dòng)情況最壞時(shí)，也不應(yīng)高于額定值中選擇的最大連續(xù)工作電壓，該最大連續(xù)工作電壓值所對(duì)應(yīng)的標(biāo)稱電壓值即為選用值。對(duì)于過壓保護(hù)方面的應(yīng)用，壓敏電壓值應(yīng)大于實(shí)際電路的電壓值，一般應(yīng)使用下式進(jìn)行選擇：VmA=av/bc式中：

a為電路電壓波動(dòng)系數(shù)；v為電路直流工作電壓（交流時(shí)為有效值）；b為壓敏電壓誤差；c為元件的老化系數(shù)，；這樣計(jì)算得到的VmA實(shí)際數(shù)值是直流工作電壓的1.5倍 ，在交流狀態(tài)下還要考慮峰值，因此計(jì)算結(jié)果應(yīng)擴(kuò)大1．414倍 。

另外，選用時(shí)還必須注意：

(1)必須保證在電壓波動(dòng)最大時(shí)，連續(xù)工作電壓也不會(huì)超過最大允許值，否則將縮短壓敏電阻的使用壽命；

(2)在電源線與大地間使用壓敏電阻時(shí)，有時(shí)由于接地不良而使線與地之間電壓上升，所以通常采用比線與線間使用場(chǎng)合更高標(biāo)稱電壓的壓敏電阻器 。

壓敏電阻所吸收的浪涌電流應(yīng)小于產(chǎn)品的最大通流量。

2、安規(guī)X電容

后邊的器件就是CX100，這個(gè)被稱作為安規(guī)X電容，電容值一般比較小在0.1-0.22uF之間，外形如圖：

確切的說安規(guī)電容有兩種分別是 X電容和Y電容，我們?cè)谶@里分開說，之后在合起來介紹一下安規(guī)電容的作用。安規(guī)X電容的使用方法和注意事項(xiàng)：

交流電源輸入分為3 個(gè)端子：火線L/零線N/地線G，(L=Line,N=Neutral, G=Ground)?？缬凇癓-N”之間，即“火線-零線”之間的是X 電容，被稱之為X電容的原因是 火線與零線之間接個(gè)電容就像是“X”,這些都不是按什么材質(zhì)來分的。它的作用就是用來消除電源線間的“共模干擾”（注：不是共模，是差模）提高EMC性能的。作用也比較大，可以改善電源的環(huán)境和電源質(zhì)量。一般在交流吹風(fēng)機(jī)的端子兩端也會(huì)并聯(lián)一個(gè)這玩意。

X電容：

由于這個(gè)電容連接的位置也比較關(guān)鍵,同樣需要符合相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)。X電容同樣也屬于安全電容之一。根據(jù)實(shí)際需要,X電容的容值允許比Y電容的容值大,但此時(shí)必須在X電容的兩端并聯(lián)一個(gè)安全電阻,用于防止電源線拔插時(shí),由于該電容的充放電過程而致電源線插頭長(zhǎng)時(shí)間帶電。安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,當(dāng)正在工作之中的機(jī)器電源線被拔掉時(shí),在兩秒鐘內(nèi),電源線插頭兩端帶電的電壓(或?qū)Φ仉娢?必須小于原來額定工作電壓的30%?！∽鳛榘踩娙葜坏腦電容,也要求必須取得安全檢測(cè)機(jī)構(gòu)的認(rèn)證。X電容一般都標(biāo)有安全認(rèn)證標(biāo)志和耐壓AC250V或AC275V字樣,但其真正的直流耐壓高達(dá)2000V以上,使用的時(shí)候不要隨意使用標(biāo)稱耐壓AC250V或者DC400V之類的的普通電容來代用。

通常,X電容多選用紋波電流比較大的聚脂薄膜類電容。這種類型的電容,體積較大,但其允許瞬間充放電的電流也很大,而其內(nèi)阻相應(yīng)較小。普通電容紋波電流的指標(biāo)都很低,動(dòng)態(tài)內(nèi)阻較高。用普通電容代替X電容,除了電容耐壓無法滿足標(biāo)準(zhǔn)之外,紋波電流指標(biāo)也難以符合要求。

3、安規(guī)Y電容

在圖后邊的那兩個(gè)跨界在火-地，以及零-地，之間的CY100和CY101就是安規(guī)Y電容了，外觀圖如下：

說說安規(guī)Y電容的作用：

和X電容一樣用于這樣的場(chǎng)合，即電容器失效后，不會(huì)導(dǎo)致電擊，不危及人身安全。安規(guī)電容通常只用于抗干擾電路中的濾波作用。

Y電容的名稱 而火線與地線之間接個(gè)電容像個(gè)“Y”，這些都不是按什么材質(zhì)來分的。

Y電容： 這兩個(gè)Y電容連接的位置比較關(guān)鍵,必須需要符合相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn), 以防引起電子設(shè)備漏電或機(jī)殼帶電,容易危及人身安全及生命。它們都屬于安全電容,從而要求電容值不能偏大,而耐壓必須較高。一般情況下,工作在亞熱帶的機(jī)器,要求對(duì)地漏電電流不能超過0.7mA;工作在溫帶機(jī)器,要求對(duì)地漏電電流不能超過0.35mA。因此,Y電容的總?cè)萘恳话愣疾荒艹^4700PF（472）。

Y電容的電容量必須受到限制，從而達(dá)到控制在額定頻率及額定電壓作用下，流過它的漏電流的大小和對(duì)系統(tǒng)EMC性能影響的目的。GJB151規(guī)定Y電容的容量應(yīng)不大于0.1uF。Y電容除符合相應(yīng)的電網(wǎng)電壓耐壓外，還要求這種電容器在電氣和機(jī)械性能方面有足夠的安全余量，避免在極端惡劣環(huán)境條件下出現(xiàn)擊穿短路現(xiàn)象，Y電容的耐壓性能對(duì)保護(hù)人身安全具有重要意義。

特別指出：作為安全電容的Y電容,要求必須取得安全檢測(cè)機(jī)構(gòu)的認(rèn)證。Y電容外觀多為橙色或藍(lán)色,一般都標(biāo)有安全認(rèn)證標(biāo)志（如UL、CSA等標(biāo)識(shí)）和耐壓AC250V或AC275V字樣。然而,其真正的直流耐壓高達(dá)5000V以上。 必須強(qiáng)調(diào),Y電容不得隨意使用標(biāo)稱耐壓AC250V或者DC400V之類的普通電容來代用。

4、扼流圈

器件就是LF100 CV505180BS，這個(gè)外原理圖上看著像是兩個(gè)對(duì)著的電感線圈，的確如此，這個(gè)器件就是四條腿的2個(gè)對(duì)著的線圈纏在一個(gè)環(huán)形鐵氧體鐵心上。外形如圖。

扼流圈的技能原理：

高頻扼流圈和低頻扼流圈都是電感線圈。電感線圈有抑制電流變化的特性，電感越大這個(gè)效應(yīng)越明顯。這個(gè)效應(yīng)對(duì)電流的阻礙作用感抗，感抗的大小和電感的工作頻率和它本身電感的大小有關(guān)。

共模電感是一個(gè)以鐵氧體為磁芯的共模干擾抑制器件，它由兩個(gè)尺寸相同，匝數(shù)相同的線圈對(duì)稱地繞制在同一個(gè)鐵氧體環(huán)形磁芯上，形成一個(gè)四端器件，要對(duì)于共模信號(hào)呈現(xiàn)出大電感具有抑制作用，而對(duì)于差模信號(hào)呈現(xiàn)出很小的漏電感幾乎不起作用。原理是流過共模電流時(shí)磁環(huán)中的磁通相互疊加，從而具有相當(dāng)大的電感量，對(duì)共模電流起到抑制作用，而當(dāng)兩線圈流過差模電流時(shí)，磁環(huán)中的磁通相互抵消，幾乎沒有電感量，所以差模電流可以無衰減地通過。因此共模電感在平衡線路中能有效地抑制共模干擾信號(hào)，而對(duì)線路正常傳輸?shù)牟钅Ｐ盘?hào)無影響。

5、NTC熱敏電阻

如原理圖中的 TH100 10D-15 就是NTC電阻。

這里講到的NTC電阻，確切的翻譯是NTC（Negative Temperature CoeffiCient），就是一種對(duì)溫度比較敏感的一種電阻，在這里就是指隨溫度上升電阻呈指數(shù)關(guān)系減小、具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻現(xiàn)象和材料。功率型NTC熱敏電阻多用于電源抑制浪涌。抑制浪涌用NTC熱敏電阻器，是一種大功率的圓片式熱敏電阻器，常用于有電容器、加熱器和馬達(dá)啟動(dòng)的電子電路中。

在電路電源接通瞬間，電路中會(huì)產(chǎn)生比正常工作時(shí)高出許多倍的浪涌電流，而NTC熱敏電阻器的初始阻值較大，可以抑制電路中過大的電流，從而保護(hù)其電源電路及負(fù)載。

當(dāng)電路進(jìn)入正常工作狀態(tài)時(shí)，熱敏電阻器由于通過電流而引起阻體溫度上升，電阻值下降至很小，不會(huì)影響電路的正常工作。

說白了這種電阻的作用就是在剛通電的那一瞬間，抑制電路中的浪涌電流，保護(hù)用電器。但是對(duì)于短時(shí)間內(nèi)反復(fù)開機(jī)，電阻的溫度還沒有降下來，NTC電阻就失去了它的這種公用，因此在這個(gè)電路中用到了 繼電器兩端并聯(lián)NTC的做法。

普通開關(guān)電源，都是用NTC和繼電器并聯(lián)。NTC實(shí)質(zhì)上就是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，溫度越高，阻值越低，用在電源中的作用是抑制開機(jī)時(shí)的浪涌電流，開機(jī)一瞬間NTC溫度低，阻值大，抑制浪涌電流，之后NTC溫度上升，阻值下降，一直降到很低，不耗功率。但如果短時(shí)間反復(fù)開關(guān)機(jī)，NTC來不及冷卻，則阻值一直很低，不能抑制電流，起不到保護(hù)的作用，所以需要并聯(lián)一個(gè)繼電器，開機(jī)之后繼電器吸合，將NTC短路，讓NTC有時(shí)間冷卻下來，下次啟動(dòng)馬上就能發(fā)揮作用，這樣就兩全其美了。