某高手谈开关电源设计心168彩票网官方版得

2020-09-05 19:59字体:
  

  使命正在高频率,高脉冲状况,属于模仿电途中的一个对照卓殊品种。布板时须坚守高频电途布线规则。

  1、结构:脉冲电压连线尽恐怕短,此中输入开闭管到变压器连线,输出变压器到整流管维系线。脉冲电流环途尽恐怕小如输入滤波电容正到变压器到开闭管返回电容负。输出部门变压器出端到整流管到输出电觉得输出电容返回变压器电途中X电容要尽量接 近开闭电源输入端,输入线应避免与其他电途平行,应避开。Y电容应睡觉正在机壳接地端子或FG维系端。共摸电觉得与变压器维系肯定隔断,以避免磁巧合。如欠好收拾可正在共摸电感与变压器间加一屏障,以上几项对开闭电 源的EMC机能影响较大。

  输出电容寻常可采用两只一只亲密整流管另一只应亲密输出端子,可影响电源输出纹波目标,两只小容量电容并联功效应优于用一只大容量电容。发烧器件要和电解电容维系肯定隔断,以延伸整机寿命,电解电容是开闭电源寿命的瓶劲,如变压器、功率管、大功率电阻要和电解维系隔断,电解之间也须留出散热空间,要求答应 可将其睡觉正在进风口。

  担任部门要细心:高阻抗弱信号电途连线要尽量短如取样反应环途,正在收拾时要尽量避免其受搅扰、电流取样信号电途,特地是电流担任型电途,收拾欠好易映现少许思不到的无意,此中有少许方法,现以3843电途举例睹图(1)图一功效要好于图二,图二正在满载时用示波器观测电流波形上显著叠加尖刺,因为搅扰限流点比安排值偏低,图一则没有这种形象、再有开闭管驱动信号电途,开闭管驱动电阻要亲密开闭管,可提升开闭督工作牢靠性,这和功率MOSFET高直流阻抗电压驱动个性相闭。

  线间距:跟着印制线途板修筑工艺的不息完备和提升,寻常加工场修筑出线mm曾经不存正在什么题目,全部可以餍足大大批运用场地。探究到开闭电源所采用的元器件及坐蓐工艺,寻常双面板最小线mm,单面板最小线mm,焊盘与焊盘、焊盘与过孔或过孔与过孔,最小 间距设为0.5mm,可避免正在焊接操作历程中映现“桥接”形象。,云云大大批制板厂都可以很轻松餍足坐蓐央浼,并可能把制品率担任得十分高,亦可杀青合理的布线密度及有一个较经济的本钱。168彩票网官方版

  最小线间距只适合信号担任电途和电压低于63V的低压电途,当线间电压大于该值时寻常可依照500V/1mm经历值取线间距。

  鉴于有少许闭联尺度对线间距有较显然的划定,则要庄敬依照尺度实践,如交换入口端至熔断器端连线。某些电源对体积央浼很高,如模块电源。寻常变压器输入侧线mm推行阐明是可行的。对交换输入,(分开)直流输出的电源产物,对照庄敬的划定为安然间距要大于等于6mm,当然这由闭联的尺度及实践措施 确定。寻常安然间距可由反应光耦两侧隔断行动参考,规则大于等于这个隔断。也可正在光耦下面印制板上开槽,使爬电隔断加大以餍足绝缘央浼。寻常开闭电源交换输入侧走线或板上元件距非绝缘的外壳、散热器间距要大于5mm,输出侧走线或器件距外壳或散热器间距要大于2mm,或庄敬依照安然典型实践。

  常用措施:上文提到的线途板开槽的措施实用于少许间距不足的场地,趁便提一下,该法也常用来行动爱惜放电间隙,常睹于电视机显象管尾板和电源交换输入处。该法正在模块电源中获得了广大的运用,正在灌封的要求下可得到很好的功效。

  措施二:垫绝缘纸,可采用青壳纸、聚脂膜、聚四氟乙烯定向膜等绝缘质料。寻常通用电源用青壳纸或聚脂膜垫正在线途板于金属机壳间,这种质料有刻板强度高,有有肯定抗湿润的本事。聚四氟乙烯定向膜因为具有耐高温的个性正在模块电源中获得广大的运用。正在元件和四周导体间也可垫绝缘薄膜来提升绝缘抗电机能。

  细心:某些器件绝缘被覆套不行用来行动绝缘介质而减小安然间距,如电解电容的外皮,正在高温要求下,该外皮有恐怕受热屈曲。大电解防爆槽前端要留出空间,以确保电解电容正在十分情状时能无故障地泻压.

  走线电流密度:现正在大批电子线途采用绝缘板缚铜组成。常用线m,走线A/mm经历值取电流密度值,整体准备可参指教科书。为担保走线刻板强度规则线mm(其他非电源线途板恐怕最小线宽会小少许)。铜皮厚度为70m线途板也常睹于开闭电源,那么电流密度可更高些。

  添补一点,现常用线途板安排用具软件寻常都有安排典型项,如线宽、线间距,旱盘过孔尺寸等参数都可能举办设定。正在安排线途板时,安排软件可主动依照典型实践,可精打细算很众工夫,裁减部门使命量,下降犯错率。

  寻常对牢靠性央浼对照高的线途或布线线密度大可采用双面板。其特征是本钱适中,牢靠性高,能餍足大大批运用场地。

  模块电源队伍也有部门产物采用众层板,首要便于集成变压器电感等功率器件,优化接线、功率管散热等。具有工艺场面相同性好,变压器散热好的长处,但其偏差是本钱较高,聪明性较差,仅适合于工业化大领域坐蓐。

  单面板,商场流利通用开闭电源险些都采用了单面线途板,其具有低本钱的上风,正在安排,及坐蓐工艺上选用少许法子亦可确保其机能。

  道道单面印制板安排的少许体味,因为单面板具有本钱低廉,易于修筑的特征,正在开闭电源线途中获得广大运用,因为其惟有一边缚铜,器件的电器维系,刻板固建都要依附那层铜皮,正在收拾时务必小心。

  为担保杰出的焊接刻板机闭机能,单面板焊盘应稍微大少许,以确保铜皮和基板的杰出缚出力,而不至于受到振动时铜皮剥离、断脱。寻常焊环宽度应大于0.3mm。焊盘孔直径应略大于器件引脚直径,但不宜过大,担保管脚与焊盘间由焊锡维系隔断最短,盘孔巨细以不窒碍寻常查件为度,焊盘孔直径寻常大于管脚直径0.1-0.2mm。众引脚器件为担保就手查件,也可更大少许。

  电气连线应尽量宽,规则宽度应大于焊盘直径,卓殊情状应正在连线于与焊盘交汇务必将线加宽(俗称天生泪滴),避免正在某些要求线与焊盘断裂。规则最小线mm。

  单面板上元器件应紧贴线途板。须要排挤散热的器件,要正在器件与线途板之间的管脚上加套管,可起到支持器件和减少绝缘的双重感化,要最阵势限裁减或避免外力冲锋对焊盘与管脚维系处形成的影响,巩固焊接的安稳性。线途板上重量较大的部件可减少支持维系点,可强化与线途板间维系强度,如变压器,功率器件散热器。

  单面板焊接面引脚正在不影响与外壳间距的前题要求下,可留得长少许,其长处是可增 加焊接部位的强度,加大焊接面积、有虚焊形象可即时发明。引脚长剪腿时,焊接部位受力较小。正在台湾、日本常采用把器件引脚正在焊接面弯成与线度 角,然后再焊接的工艺,的其真理同上。这日道一道双面板安排中的少许事项,正在一 些央浼对照高,或走线密度对照大的运用境遇中采用双面印制板,其机能及各方面貌标要比单面板好许众。

  双面板焊盘因为孔已作金属化收拾强度较高,焊环可比单面板小少许,焊盘孔孔径可 比管脚直径略微大少许,由于正在焊接历程中有利于焊锡溶液通过焊孔渗出到顶层焊盘,以减少焊接牢靠性。然而有一个弱点,即使孔过大,波峰焊时正在射流锡冲锋下部门器件恐怕上浮,爆发少许缺陷。

  大电流走线的收拾,线宽可依照前帖收拾,如宽度不足,寻常可采用正在走线上镀锡减少厚度举办处置,其措施有许众种

  1, 将走线修设成焊盘属性,云云正在线途板修筑时该走线不会被阻焊剂遮盖,热风整平淡会被镀上锡。

  2, 正在布线处睡觉焊盘,将该焊盘修设成须要走线的体式,要细心把焊盘孔修设为零。

  3, 正在阻焊层睡觉线,此措施最聪明,但不是全数线途板坐蓐商城市邃晓你的贪图,需用文字分析。正在阻焊层睡觉线的部位会不涂阻焊剂。

  线途镀锡的几种措施如上,要细心的是,即使很宽的的走线悉数镀上锡,正在焊接自此,会粘接大批焊锡,而且漫衍很不服均,影响场面。寻常可采用颀长条镀锡宽度正在1~1.5mm,长度可凭据线途来确定,镀锡部门间隔0.5~1mm双面线途板为结构、走线供给了很大的遴选性,可使布线更趋于合理。闭于接地,功率地与信号地肯定要分散,两个地可正在滤波电容处汇合,以避免大脉冲电流利过信号地连线而导致映现担心祥的无意身分,信号担任回途尽量采用一点接地法,有一个方法,尽量把非接地的走线睡觉正在统一布线层,最终正在其余一层铺地线。输出 线寻常先过程滤波电容处,再到负载,输入线也务必先通过电容,再到变压器,外面按照是让纹波电流都通过旅滤波电容。

  电压反应取样,为避免大电流利过走线的影响,反应电压的取样点肯定要放正在电源输出最末梢,以提升整机负载效应目标。

  走线从一个布线层变到其余一个布线层寻常用过孔连通,不宜通过器件管脚焊盘杀青,由于正在插装器件时有恐怕危害这种维系干系,再有正在每1A电流利落伍,起码应有2个过孔,过孔孔径规则要大于0.5mm,寻常0.8mm可确保加工牢靠性。

  器件散热,正在少许小功率电源中,线途板走线也可兼散热效用,其特征是走线尽量宽敞,以减少散热面积,并不涂阻焊剂,有要求可平均睡觉过孔,巩固导热机能。

  铝基板由其自己构制,具有以下特征:导热机能十分杰出、单面缚铜、器件只可睡觉正在缚铜面、不行开电器连线孔于是不行依照单面板那样睡觉跳线。

  铝基板上寻常都睡觉贴片器件,开闭管,输出整流管通过基板把热量传导出去,热阻很低,可赢得较高牢靠性。变压器采用平面贴片机闭,也可通过基板散热,其温升比通例要低,同样规格变压器采用铝基板机闭可获得较大的输出功率。铝基板跳线可能采用搭桥的体例收拾。铝基板电源寻常由由两块印制板构成,其余一块板放 置担任电途,两块板之间通过物理维系合成一体。

  因为铝基板杰出的导热性,正在小量手工焊接时对照坚苦,焊料冷却过速,容易映现题目现有一个单纯适用的措施,将一个烫衣服的通常电熨斗(最好有调温效用),翻过来,熨烫面向上,固定好,温度调到150℃阁下,把铝基板放正在熨斗上面,加温一段工夫,然后依照通例措施将元件贴上并焊接,熨斗温度以器件易于焊接为宜,太高有恐怕时器件损坏,以至铝基板铜皮剥离,温度太低焊接功效欠好,要聪明职掌.

  近来几年,跟着众层线途板正在开闭电源电途中运用,使得印制线途变压器成为恐怕,因为众层板,层间距较小,也可能充足欺骗变压器窗口截面,可正在主线途板上再加一到两片由众层板构成的印制线圈到达欺骗窗口,下降线途电流密度的方针,因为采用印制线圈,裁减了人工干涉,变压器相同性好,平面机闭,漏感低,巧合 好。开启式磁芯,杰出的散热要求。因为其具有诸众的上风,有利于巨额量坐蓐,于是获得广大的运用。但研制开荒初期加入较大,不适合小领域生。

  开闭电源分为,分开与非分开两种形态,正在这里首要道一道分开式开闭电源的拓扑形态,鄙人文中,非特地分析,均指分开电源。分开电源依照机闭形态区别,可分为两大类:正激式和反激式。反激式指正在变压器原边导通时副边截止,变压器储能。原边截止时,副边导通,能量开释到负载的使命状况,寻常通例反激式电源单管 众,双管的不常睹。正激式指正在变压器原边导串连时副边觉得出对应电压输出到负载,能量通过变压器直接传达。按规格又可分为通例正激,囊括单管正激,双管正激。半桥、桥式电途都属于正激电途。

  正激和反激电途各有其特征,正在安排电途的历程中为到达最优性价比,可能聪明使用。寻常正在小功率场地可选用反激式。稍微大少许可采用单管正激电途,中等功率可采用双管正激电途或半桥电途,低电压时采用推挽电途,与半桥使命状况相仿。大功率输出,寻常采用桥式电途,低压也可采用推挽电途。

  反激式电源因其机闭单纯,免却了一个和变压器体积巨细差不众的电感,而正在中小功率电源中获得广大的运用。正在有些先容中讲到反激式电源功率只可做到几十瓦,输出功率跨越100瓦就没有上风,杀青起来有难度。自己以为寻常情状下是云云的,但也不行一概而论,PI公司的TOP芯片就可做到300瓦,有著作先容反激电源可做到上千瓦,但没睹过实物。输出功率巨细与输出电压上下相闭。

  反激电源变压器漏感是一个十分闭头的参数,因为反激电源须要变压器贮存能量,要 使变压器铁芯获得充足欺骗,寻常都要正在磁途中开气隙,其方针是调换铁芯磁滞回线的斜率,使变压器可以接受大的脉冲电流冲锋,而不至于铁芯进入饱和非线体式况,磁途中气隙处于高磁阻状况,正在磁途中爆发漏磁巨大于全部闭合磁途。

  变压器初度极间的巧合,也是确定漏感的闭头身分,要尽量使初度极线圈亲密,可采用三明治绕法,但云云会使变压器漫衍电容增大。选用铁芯尽量用窗口对照长的磁芯,可减小漏感,如用EE、EF、EER、PQ型磁芯功效要比EI型的好。

  闭于反激电源的占空比,规则上反激电源的最大占空比应当小于0.5,不然环途谢绝易抵偿,有恐怕担心祥,但有少许不同,如美邦PI公司推出的TOP系列芯片是可能使命正在占空比大于0.5的要求下。 占空比由变压器原副边匝数比确定,自己对做反激的睹地是,先确定反射电压(输出电压通过变压器耦合反应到原边的电压值),正在肯定电压周围内反射电压提升则使命占空比增大,开闭管损耗下降。反射电压下降则使命占空比减小,开闭管损耗增大。当然这也是有前概要求,当占空比增大,则意味着输出二极管导通工夫缩 短,为维系输出安祥,更众的时辰将由输出电容放电电流来担保,输出电容将接受更大的高频纹波电流冲洗,而使其发烧加剧,这正在很众要求下是不答应的。占空比增大,调换变压器匝数比,会使变压器漏感加大,使其全体机能变,当漏感能量大到肯定水准,可充足抵消掉开闭管大占空带来的低损耗,时就没有再增大占 空比的事理了,以至恐怕会由于漏感反峰值电压过高而击穿开闭管。因为漏感大,恐怕使输出纹波,及其他少许电磁目标变差。当占空比小时,开闭管通过电流有用值高,变压器低级电流有用值大,下降变换器效果,但可改正输出电容的使命要求,下降发烧。

  有网友提到开闭电源的反应环途的参数修设,使命状况了解。因为正在上学时高数学的对照差,《主动担任道理》差一点就补考了,关于这一门现正在还感应恐怖,到现正在也不行完备写出闭环体例传达函数,关于体例零点、顶点的观念感应很含混,看波德图也只是大体看出是发散仍是收敛,于是关于反应抵偿不敢胡言乱语,但有有 少许倡议。即使有少许数学功底,再有少许研习工夫可能再把大学的讲义《主动担任道理》寻得来贯注的消化一下,并联络本质的开闭电源电途,按使命状况举办了解。肯定会有所成效,论坛有一个帖子《拜师肆业反应环途安排、调式》此中CMG答复得很好,我感到可能参考。

  接着道闭于反激电源的占空比(自己闭怀反射电压,与占空比相同),占空比还与遴选开闭管的耐压相闭,有少许早期的反激电源行使对照低耐压开闭管,如600V或650V行动交换220V输入电源的开闭管,也许与当时坐蓐工艺相闭,高耐压管子,不易修筑,或者低耐压管子有更合理的导通损耗及开闭个性,像这种线途反射电压不行太高,不然为使开闭督工作正在安然周围内,汲取电途损耗的功率也是相当可观的。 推行阐明600V管子反射电压不要大于100V,650V管子反射电压不要大于120V,把漏感尖峰电压值钳位正在50V时管子再有50V的使命余量。现正在 因为MOS管修筑工艺水准的提升,寻常反激电源都采用700V或750V以至800-900V的开闭管。像这种电途,抗过压的本事强少许开闭变压器反射电压也可能做得对照高少许,最大反射电压正在150V对照适应,可以得到较好的综 合机能。PI公司的TOP芯片保举为135V采用瞬变电压压迫二极管钳位。但他的评估板寻常反射电压都要低于这个数值正在110V阁下。这两品种型各有优偏差:

  第一类:偏差抗过压本事弱,占空比小,变压器低级脉冲电流大。长处:变压器漏感小,电磁辐射低,纹波目标高,开闭管损耗小,转换效果不肯定比第二类低。

  第二类:偏差开闭管损耗大少许,变压器漏感大少许,纹波差少许。长处:抗过压本事强少许,占空比大,变压器损耗低少许,效果高少许。

  反激电源的反射电压还与一个参数相闭,那便是输出电压,输出电压越低则变压器匝数比越大,变压器漏感越大,开闭管接受电压越高,有恐怕击穿开闭管、汲取电途消磨功率越大,有恐怕使汲取回途功率器件很久失效(特地是采用瞬变电压压迫二极管的电途)。正在安排低压输出小功率反激电源的优化历程中务必小心收拾,其 收拾措施有几个:

  1、 采用大一个功率等第的磁芯下降漏感,云云可提升低压反激电源的转换效果,下降损耗,减小输出纹波,提升众途输出电源的交差调理率,寻常常睹于家电用开闭电源,如光碟机、DVB机顶盒等。

  2、即使要求不答应加大磁芯,只可下降反射电压,减小占空比。下降反射电压可减小漏感但有恐怕使电源转换效果下降,这两者是一个冲突,必必要有一个取代历程本事找到一个适应的点,正在变压器取代实行历程中,可能检测变压器原边的反峰电压,尽量 下降反峰电压脉冲的宽度,和幅度,可减少变换器的使命安然裕度。寻常反射电压正在110V时对照适应。

  3、巩固耦合,下降损耗,采用新的身手,和绕线工艺,变压器为餍足安然典型会正在原边和副边间选用绝缘法子,如垫绝缘胶带、加绝缘端空胶带。这些将影响变压器漏感机能,实际坐蓐中可采用低级绕组包绕次级的绕法。或者次级用三重绝缘线绕制,撤销 初度级间的绝缘物,可能巩固耦合,以至可采用宽铜皮绕制。

  文中低压输出指小于或等于5V的输出,像这一类小功率电源,自己的经历是,功率输出大于20W输出可采用正激式,可得到最佳性价比,当然这也不是决对的, 与个体的风俗,运用的境遇相闭系。

  反激电源变压器磁芯正在使命正在单向磁化状况,于是磁途须要开气隙,肖似于脉动直流电感器。部门磁途通过氛围罅隙耦合。为什么开气隙的道理自己懂得为:因为功率铁氧体也具有近似于矩形的使命个性弧线(磁滞回线),正在使命个性弧线上Y轴流露磁觉得强度(B),现正在的坐蓐工艺寻常饱和点正在400mT以上,寻常此值 正在安排中取值应当正在200-300mT对照适应、X轴流露磁场强度(H)此值与磁化电流强度成比例干系。磁途开气隙相当于把磁体磁滞回线向X轴向倾斜,正在同样的磁觉得强度下,可接受更大的磁化电流,则相当于磁心贮存更众的能量,此能量正在开闭管截止时通过变压器次级泻放到负载电途,反激电源磁芯开气隙有两个感化。其一是传达更众能量,其二抗御磁芯进入饱和状况。

  反激电源的变压器使命正在单向磁化状况,不但要通过磁耦合传达能量,还担负电压变换输入输出分开的众重感化。于是气隙的收拾须要十分小心,气隙太大可使漏感变大,磁滞损耗减少,铁损、铜损增大,影响电源的整机机能。气隙太小有恐怕使变压器磁芯饱和,导致电源损坏

  所谓反激电源的毗连与断续形式是指变压器的使命状况,正在满载状况变压器使命于能量全部传达,或不全部传达的使命形式。寻常要凭据使命境遇举办安排,通例反激电源应当使命正在毗连形式,云云开闭管、线途的损耗都对照小,况且可能减轻输入输出电容的使命应力,然而这也有少许不同。 须要正在这里特地指出:因为反激电源的特征也对照适合安排成高压电源,而高压电源变压器寻常使命正在断续形式,自己懂得为因为高压电源输出须要采用高耐压的整流二极管。因为修筑工艺特征,高反压二极管,反向光复工夫长,速率低,正在电流毗连状况,二极管是正在有正向偏压时光复,反向光复时的能量损耗十分大,晦气于 变换器机能的提升,轻则下降转换效果,整流管告急发烧,重则以至毁灭整流管。因为正在断续形式下,二极管是正在零偏压情状下反向偏置,损耗可能降到一个对照低的水准。于是高压电源使命正在断续形式,而且使命频率不行太高。 再有一类反激式电源使命正在临界状况,寻常这类电源使命正在调频形式,或调频调宽双形式,少许低本钱的自激电源(RCC)常采用这种形态,为担保输出安祥,变 压器使命频率跟着,输出电流或输入电压而调换,亲昵满载时变压器永远维系正在毗连与断续之间,这种电源只适合于小功率输出,不然电磁兼容个性的收拾会很让人头痛。

  反激开闭电源变压器应使命正在毗连形式,那就央浼对照大的绕组电感量,当然毗连也是有肯定水准的,过分寻找绝对毗连是不实际的,有恐怕须要很大的磁芯,十分众的线圈匝数,同时伴跟着大的漏感和漫衍电容,恐怕得不偿失。那么奈何确定这个参数呢,通过众次推行,及了解同行的安排,自己以为,正在标称电压输入时,输出到达50%~60%变压器从断续,过渡到毗连状况对照适应。或者正在最高输入电压状况时,满载输出时,变压器可以过渡到毗连状况就可能了。

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