v8彩票某高手谈开关电源设计心得

2020-05-14 07:18字体:
  

  劳动正在高频率,高脉冲形态,属于模仿电途中的一个对比特地品种。布板时须用命高频电途布线规矩。

  1、组织: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衔接线。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。输出一面变压器出端到整流管到输出电感应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电容应安排正在机壳接地端子或FG衔接端。共摸电感想与变压器连结肯定隔断,以避免磁巧合。如欠好解决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功能影响较大。

  输出电容平常可采用两只一只亲近整流管另一只应亲近输出端子,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连结肯定隔断,以耽误整机寿命,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连结隔断,电解之间也须留出散热空间,条款愿意 可将其安排正在进风口。

  担任一面要留心:高阻抗弱信号电途连线要尽量短如取样反应环途,正在解决时要尽量避免其受骚扰、电流取样信号电途,独特是电流担任型电途,解决欠好易展示极少念不到的无意,此中有极少手艺,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着叠加尖刺,因为骚扰限流点比计划值偏低,图一则没有这种征象、再有开闭管驱动信号电途,开闭管驱动电阻要亲近开闭管,可进步开闭监工作牢靠性,这和功率MOSFET高直流阻抗电压驱动性格相闭。

  线间距:跟着印制线途板筑设工艺的连接完美和进步,平常加工场筑设出线mm仍然不存正在什么题目,完整也许知足大无数使用场所。思量到开闭电源所采用的元器件及坐蓐工艺,平常双面板最小线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展示“桥接”征象。,云云大无数制板厂都也许很轻松知足坐蓐恳求,并能够把制品率担任得极端高,亦可告竣合理的布线密度及有一个较经济的本钱。

  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平常可依据500V/1mm体味值取线间距。

  鉴于有极少干系规范对线间距有较清楚的法则,则要苛厉依据规范履行,如交换入口端至熔断器端连线。某些电源对体积恳求很高,如模块电源。平常变压器输入侧线mm施行声明是可行的。对交换输入,(分隔)直流输出的电源产物,对比苛厉的法则为安适间距要大于等于6mm,当然这由干系的规范及履行本事 确定。平常安适间距可由反应光耦两侧隔断举动参考,规矩大于等于这个隔断。也可正在光耦下面印制板上开槽,使爬电隔断加大以知足绝缘恳求。平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,或苛厉依据安适典范履行。

  常用本事:上文提到的线途板开槽的本事合用于极少间距不足的场所,趁便提一下,该法也常用来举动护卫放电间隙,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取得了通俗的使用,正在灌封的条款下可取得很好的功效。

  本事二:垫绝缘纸,可采用青壳纸、聚脂膜、聚四氟乙烯定向膜等绝缘资料。平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,这种资料有板滞强度高,有有肯定抗滋润的才干。聚四氟乙烯定向膜因为具有耐高温的性格正在模块电源中取得通俗的使用。正在元件和界限导体间也可垫绝缘薄膜来进步绝缘抗电功能。

  留心:某些器件绝缘被覆套不行用来举动绝缘介质而减小安适间距,如电解电容的外皮,正在高温条款下,该外皮有恐怕受热减少。大电解防爆槽前端要留出空间,以确保电解电容正在极端情状时能无反对地泻压.

  走线电流密度:现正在无数电子线途采用绝缘板缚铜组成。常用线m,走线A/mm体味值取电流密度值,全部估计打算可参睹示科书。为担保走线板滞强度规矩线mm(其他非电源线途板恐怕最小线宽会小极少)。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。

  增加一点,现常用线途板计划东西软件平常都有计划典范项,如线宽、线间距,旱盘过孔尺寸等参数都能够举行设定。正在计划线途板时,计划软件可自愿依据典范履行,可俭省很众时辰,省略一面劳动量,消浸堕落率。

  平常对牢靠性恳求对比高的线途或布线线密度大可采用双面板。其特色是本钱适中,牢靠性高,能知足大无数使用场所。

  模块电源队伍也有一面产物采用众层板,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。具有工艺悦目相仿性好,变压器散热好的利益,但其偏差是本钱较高,灵巧性较差,仅适合于工业化大范畴坐蓐。

  单面板,墟市畅通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,正在计划,及坐蓐工艺上选取极少要领亦可确保其功能。

  叙叙单面印制板计划的极少体验,因为单面板具有本钱低廉,易于筑设的特色,正在开闭电源线途中取得通俗使用,因为其只要一边缚铜,器件的电器衔接,板滞固建都要仰仗那层铜皮,正在解决时务必小心。

  为担保精良的焊接板滞组织功能,单面板焊盘应稍微大极少,以确保铜皮和基板的精良缚出力,而不至于受到颤栗时铜皮剥离、断脱。平常焊环宽度应大于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衔接隔断最短,盘孔巨细以不阻滞平常查件为度,焊盘孔直径平常大于管脚直径0.1-0.2mm。众引脚器件为担保利市查件,也可更大极少。

  电气连线应尽量宽,规矩宽度应大于焊盘直径,特地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),避免正在某些条款线与焊盘断裂。规矩最小线mm。

  单面板上元器件应紧贴线途板。必要排挤散热的器件,要正在器件与线途板之间的管脚上加套管,可起到撑持器件和增进绝缘的双重影响,要最大限制省略或避免外力进攻对焊盘与管脚衔接处变成的影响,加强焊接的结实性。线途板上重量较大的部件可增进撑持衔接点,可增强与线途板间衔接强度,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条款下,可留得长极少,其利益是可增 加焊接部位的强度,加大焊接面积、有虚焊征象可即时创造。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,的其事理同上。这日叙一叙双面板计划中的极少事项,正在一 些恳求对比高,或走线密度对比大的使用境遇中采用双面印制板,其功能及各方样貌标要比单面板好良众。

  双面板焊盘因为孔已作金属化解决强度较高,焊环可比单面板小极少,焊盘孔孔径可 比管脚直径略微大极少,由于正在焊接历程中有利于焊锡溶液通过焊孔渗入到顶层焊盘,以增进焊接牢靠性。可是有一个毛病,假使孔过大,波峰焊时正在射流锡进攻下一面器件恐怕上浮,发生极少缺陷。

  大电流走线的解决,线宽可依据前帖解决,如宽度不足,平常可采用正在走线上镀锡增进厚度举行处理,其本事有许众种

  1, 将走线筑立成焊盘属性,云云正在线途板筑设时该走线不会被阻焊剂笼罩,热风整平素会被镀上锡。

  2, 正在布线处安排焊盘,将该焊盘筑立成必要走线的样式,要留心把焊盘孔筑立为零。

  3, 正在阻焊层安排线,此本事最灵巧,但不是一共线途板坐蓐商城市领悟你的图谋,需用文字证实。正在阻焊层安排线的部位会不涂阻焊剂。

  线途镀锡的几种本事如上,要留心的是,假使很宽的的走线全体镀上锡,正在焊接今后,会粘接大方焊锡,而且分散很不屈均,影响悦目。平常可采用修长条镀锡宽度正在1~1.5mm,长度可依据线途来确定,镀锡一面间隔0.5~1mm双面线途板为组织、走线供应了很大的采取性,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,以避免大脉冲电畅通过信号地连线而导致展示不牢固的无意要素,信号担任回途尽量采用一点接地法,有一个手艺,尽量把非接地的走线安排正在统一布线层,结尾正在别的一层铺地线。输出 线平常先进程滤波电容处,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,为避免大电畅通过走线的影响,反应电压的取样点肯定要放正在电源输出最末梢,以进步整机负载效应目标。

  走线从一个布线层变到别的一个布线层平常用过孔连通,不宜通过器件管脚焊盘告竣,由于正在插装器件时有恐怕摧毁这种衔接干系,再有正在每1A电畅通过期,起码应有2个过孔,过孔孔径规矩要大于0.5mm,平常0.8mm可确保加工牢靠性。

  器件散热,正在极少小功率电源中,线途板走线也可兼散热成效,其特色是走线尽量广阔,以增进散热面积,并不涂阻焊剂,有条款可平均安排过孔,加强导热功能。

  铝基板由其自身构制,具有以下特色:导热功能极端优异、单面缚铜、器件只可安排正在缚铜面、v8彩票不行开电器连线孔因而不行依据单面板那样安排跳线。

  铝基板上平常都安排贴片器件,开闭管,输出整流管通过基板把热量传导出去,热阻很低,可得到较高牢靠性。变压器采用平面贴片组织,也可通过基板散热,其温升比向例要低,同样规格变压器采用铝基板组织可取得较大的输出功率。铝基板跳线能够采用搭桥的体例解决。铝基板电源平常由由两块印制板构成,别的一块板放 置担任电途,两块板之间通过物理衔接合成一体。

  因为铝基板优异的导热性,正在小量手工焊接时对比麻烦,焊料冷却过疾,容易展示题目现有一个纯洁适用的本事,将一个烫衣服的普遍电熨斗(最好有调温成效),翻过来,熨烫面向上,固定好,温度调到150℃足下,把铝基板放正在熨斗上面,加温一段时辰,然后依据向例本事将元件贴上并焊接,熨斗温度以器件易于焊接为宜,太高有恐怕时器件损坏,乃至铝基板铜皮剥离,温度太低焊接功效欠好,要灵巧独揽.

  比来几年,跟着众层线途板正在开闭电源电途中使用,使得印制线途变压器成为恐怕,因为众层板,层间距较小,也能够弥漫行使变压器窗口截面,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抵达行使窗口,消浸线途电流密度的主意,因为采用印制线圈,省略了人工干涉,变压器相仿性好,平面组织,漏感低,巧合 好。开启式磁芯,精良的散热条款。因为其具有诸众的上风,有利于多量量坐蓐,因而取得通俗的使用。但研制开采初期进入较大,不适合小范畴生。

  开闭电源分为,分隔与非分隔两种办法,正在这里首要叙一叙分隔式开闭电源的拓扑办法,不才文中,非独特证实,均指分隔电源。分隔电源依据组织办法分歧,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,能量开释到负载的劳动形态,平常向例反激式电源单管 众,双管的不常睹。正激式指正在变压器原边导串通时副边感想出对应电压输出到负载,能量通过变压器直接传达。按规格又可分为向例正激,席卷单管正激,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色,正在计划电途的历程中为抵达最优性价比,能够灵巧利用。平常正在小功率场所可选用反激式。稍微大极少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,与半桥劳动形态一致。大功率输出,平常采用桥式电途,低压也可采用推挽电途。

  反激式电源因其组织纯洁,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取得通俗的使用。正在有些先容中讲到反激式电源功率只可做到几十瓦,输出功率赶过100瓦就没有上风,告竣起来有难度。自己以为平常情状下是云云的,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极端要害的参数,因为反激电源必要变压器储蓄能量,要 使变压器铁芯取得弥漫行使,平常都要正在磁途中开气隙,其主意是改造铁芯磁滞回线的斜率,使变压器也许秉承大的脉冲电流进攻,而不至于铁芯进入饱和非线形形态,磁途中气隙处于高磁阻形态,正在磁途中发生漏磁伟大于完整闭合磁途。

  变压器初度极间的巧合,也是确定漏感的要害要素,要尽量使初度极线圈亲近,可采用三明治绕法,但云云会使变压器分散电容增大。选用铁芯尽量用窗口对比长的磁芯,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,规矩上反激电源的最大占空比该当小于0.5,不然环途谢绝易积累,有恐怕不牢固,但有极少不同,如美邦PI公司推出的TOP系列芯片是能够劳动正在占空比大于0.5的条款下。 占空比由变压器原副边匝数比确定,自己对做反激的睹解是,先确定反射电压(输出电压通过变压器耦合反响到原边的电压值),正在肯定电压畛域内反射电压进步则劳动占空比增大,开闭管损耗消浸。反射电压消浸则劳动占空比减小,开闭管损耗增大。当然这也是有条件条款,当占空比增大,则意味着输出二极管导通时辰缩 短,为连结输出牢固,更众的光阴将由输出电容放电电流来担保,输出电容将秉承更大的高频纹波电流冲洗,而使其发烧加剧,这正在很众条款下是不肯意的。占空比增大,改造变压器匝数比,会使变压器漏感加大,使其集体功能变,当漏感能量大到肯定水平,可弥漫抵消掉开闭管大占空带来的低损耗,时就没有再增大占 空比的道理了,乃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,及其他极少电磁目标变差。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,消浸变换器恶果,但可改革输出电容的劳动条款,消浸发烧。

  有网友提到开闭电源的反应环途的参数筑立,劳动形态领会。因为正在上学时高数学的对比差,《自愿担任道理》差一点就补考了,对付这一门现正在还觉得胆怯,到现正在也不行无缺写出闭环体系传达函数,对付体系零点、顶点的观点觉得很隐约,看波德图也只是可能看出是发散如故收敛,因而对付反应积累不敢胡言乱语,但有有 极少提倡。假使有极少数学功底,再有极少练习时辰能够再把大学的教材《自愿担任道理》寻得来认真的消化一下,并联合实践的开闭电源电途,按劳动形态举行领会。肯定会有所成效,论坛有一个帖子《拜师肆业反应环途计划、调式》此中CMG解答得很好,我认为能够参考。

  接着叙闭于反激电源的占空比(自己体贴反射电压,与占空比相仿),占空比还与采取开闭管的耐压相闭,有极少早期的反激电源利用对比低耐压开闭管,如600V或650V举动交换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,不易筑设,或者低耐压管子有更合理的导通损耗及开闭性格,像这种线途反射电压不行太高,不然为使开闭监工作正在安适畛域内,罗致电途损耗的功率也是相当可观的。 施行声明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的劳动余量。现正在 因为MOS管筑设工艺秤谌的进步,平常反激电源都采用700V或750V乃至800-900V的开闭管。像这种电途,抗过压的才干强极少开闭变压器反射电压也能够做得对比高极少,最大反射电压正在150V对比适宜,也许取得较好的综 合功能。PI公司的TOP芯片举荐为135V采用瞬变电压禁止二极管钳位。但他的评估板平常反射电压都要低于这个数值正在110V足下。这两品种型各有优偏差:

  第一类:偏差抗过压才干弱,占空比小,变压器低级脉冲电流大。利益:变压器漏感小,电磁辐射低,纹波目标高,开闭管损耗小,转换恶果不肯定比第二类低。

  第二类:偏差开闭管损耗大极少,变压器漏感大极少,纹波差极少。利益:抗过压才干强极少,占空比大,变压器损耗低极少,恶果高极少。

  反激电源的反射电压还与一个参数相闭,那即是输出电压,输出电压越低则变压器匝数比越大,变压器漏感越大,开闭管秉承电压越高,有恐怕击穿开闭管、罗致电途花消功率越大,有恐怕使罗致回途功率器件万世失效(独特是采用瞬变电压禁止二极管的电途)。正在计划低压输出小功率反激电源的优化历程中务必小心解决,其 解决本事有几个:

  1、 采用大一个功率等第的磁芯消浸漏感,云云可进步低压反激电源的转换恶果,消浸损耗,减小输出纹波,进步众途输出电源的交差调动率,平常常睹于家电用开闭电源,如光碟机、DVB机顶盒等。

  2、假使条款不肯意加大磁芯,只可消浸反射电压,减小占空比。消浸反射电压可减小漏感但有恐怕使电源转换恶果消浸,这两者是一个冲突,必定要有一个代替历程才智找到一个适宜的点,正在变压器代替试验历程中,能够检测变压器原边的反峰电压,尽量 消浸反峰电压脉冲的宽度,和幅度,可增进变换器的劳动安适裕度。平常反射电压正在110V时对比适宜。

  3、加强耦合,消浸损耗,采用新的身手,和绕线工艺,变压器为知足安适典范会正在原边和副边间选取绝缘要领,如垫绝缘胶带、加绝缘端空胶带。这些将影响变压器漏感功能,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,能够加强耦合,乃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,自己的体味是,功率输出大于20W输出可采用正激式,可取得最佳性价比,当然这也不是决对的, 与片面的风俗,使用的境遇相闭系。

  反激电源变压器磁芯正在劳动正在单向磁化形态,因而磁途必要开气隙,形似于脉动直流电感器。一面磁途通过气氛罅隙耦合。为什么开气隙的道理自己明白为:因为功率铁氧体也具有近似于矩形的劳动性格弧线(磁滞回线),正在劳动性格弧线上Y轴透露磁感想强度(B),现正在的坐蓐工艺平常饱和点正在400mT以上,平常此值 正在计划中取值该当正在200-300mT对比适宜、X轴透露磁场强度(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,正在同样的磁感想强度下,可秉承更大的磁化电流,则相当于磁心储蓄更众的能量,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,v8彩票反激电源磁芯开气隙有两个影响。其一是传达更众能量,其二提防磁芯进入饱和形态。

  反激电源的变压器劳动正在单向磁化形态,不只要通过磁耦合传达能量,还担负电压变换输入输出分隔的众重影响。因而气隙的解决必要极端小心,气隙太大可使漏感变大,磁滞损耗增进,铁损、铜损增大,影响电源的整机功能。气隙太小有恐怕使变压器磁芯饱和,导致电源损坏

  所谓反激电源的连气儿与断续形式是指变压器的劳动形态,正在满载形态变压器劳动于能量完整传达,或不完整传达的劳动形式。平常要依据劳动境遇举行计划,向例反激电源该当劳动正在连气儿形式,云云开闭管、线途的损耗都对比小,并且能够减轻输入输出电容的劳动应力,可是这也有极少不同。 必要正在这里独特指出:因为反激电源的特色也对比适合计划成高压电源,而高压电源变压器平常劳动正在断续形式,自己明白为因为高压电源输出必要采用高耐压的整流二极管。因为筑设工艺特色,高反压二极管,反向规复时辰长,速率低,正在电流连气儿形态,二极管是正在有正向偏压时规复,反向规复时的能量损耗极端大,倒霉于 变换器功能的进步,轻则消浸转换恶果,整流管告急发烧,重则乃至销毁整流管。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,损耗能够降到一个对比低的秤谌。因而高压电源劳动正在断续形式,而且劳动频率不行太高。 再有一类反激式电源劳动正在临界形态,平常这类电源劳动正在调频形式,或调频调宽双形式,极少低本钱的自激电源(RCC)常采用这种办法,为担保输出牢固,变 压器劳动频率跟着,输出电流或输入电压而改造,切近满载时变压器永远连结正在连气儿与断续之间,这种电源只适合于小功率输出,不然电磁兼容性格的解决会很让人头痛。

  反激开闭电源变压器应劳动正在连气儿形式,那就恳求对比大的绕组电感量,当然连气儿也是有肯定水平的,过分找寻绝对连气儿是不实际的,有恐怕必要很大的磁芯,极端众的线圈匝数,同时伴跟着大的漏感和分散电容,恐怕得不偿失。那么怎样确定这个参数呢,通过众次施行,及领会同行的计划,自己以为,正在标称电压输入时,输出抵达50%~60%变压器从断续,过渡到连气儿形态对比适宜。或者正在最高输入电压形态时,满载输出时,变压器也许过渡到连气儿形态就能够了。

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