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20几条开关电源工作技巧汇总-提高开关电源的工作效率-KIA MOS管

信息来源:本站 日期:2019-09-05 

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20几条开关电源工作技巧汇总-提高开关电源的工作效率

开关电源

本文主要是讲开关电源工作技巧的一些问题。开关模式电源(简称SMPS),又称交换式电源、开关变换器,是一种高频化电能转换装置,是电源供应器的一种。其功能是将一个位准的电压,透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。开关电源的输入多半是交流电源(例如市电)或是直流电源,而输出多半是需要直流电源的设备,例如个人电脑,而开关电源就进行两者之间电压及电流的转换。


开关电源不同于线性电源,开关电源利用的切换晶体管多半是在全开模式(饱和区)及全闭模式(截止区)之间切换,这两个模式都有低耗散的特点,切换之间的转换会有较高的耗散,但时间很短,因此比较节省能源,产生废热较少。理想上,开关电源本身是不会消耗电能的。电压稳压是透过调整晶体管导通及断路的时间来达到。相反的,线性电源在产生输出电压的过程中,晶体管工作在放大区,本身也会消耗电能。开关电源的高转换效率是其一大优点,而且因为开关电源工作频率高,可以使用小尺寸、轻重量的变压器,因此开关电源也会比线性电源的尺寸要小,重量也会比较轻。


若电源的高效率、体积及重量是考虑重点时,开关电源比线性电源要好。不过开关电源比较复杂,内部晶体管会频繁切换,若切换电流尚加以处理,可能会产生噪声及电磁干扰影响其他设备,而且若开关电源没有特别设计,其电源功率因数可能不高。


开关电源工作技巧汇总

1. 变压器图纸、PCB、原理图这三者的变压器飞线位号需一致。

理由:安规认证要求这是很多工程师在申请安规认证提交资料时会犯的一个毛病。


2.X电容的泄放电阻需放两组。

理由:UL62368、CCC认证要求断开一组电阻再测试X电容的残留电压。很多新手会犯的一个错误,修正的办法只能重新改PCBLayout,浪费自己和采购打样的时间。


3.变压器飞线的PCB孔径需考虑到最大飞线直径,必要是预留两组一大一小的PCB孔。

理由:避免组装困难或过炉空焊问题。因为安规申请认证通常会有一个系列,比如说24W申请一个系列,其中包含4.2V-36V电压段,输出低压4.2V大电流和高压36V小电流的飞线线径是不一样的。多根飞线直径计算参考如下表格:


开关电源工作技巧


4.输出的DC线材的PCB孔径需考虑到最大线材直径。

理由:避免组装困难因为你的PCB可能会用在不同电流段上,比如5V/8A,和20V/2A,两者使用的线材是不一样的参考如下表格:


开关电源工作技巧


5.电路调试,OCP限流电阻多个并联的阻值要设计成一样。

理由:阻值越大的那颗电阻承受的功率越大。


6.电路设计,散热片引脚的孔做成长方形椭圆形(经验值:2*1mm)。

理由:避免组装困难椭圆形的孔方便散热器有个移动的空间,这对组装和过炉是非常有利的。


7.电路调试,异常测试时,输出电压或OVP设计要小于60Vac(Vpk)/42.4Vdc(Vrms)。

理由:安规要求这个新手比较容易忽略,所以申请认证的产品一定要做OVP测试,抓输出瞬间波形。


8.电路设计,电解电容的防爆孔距离大于2mm,卧式弯脚留1.5mm。

理由:品质提升一般正规公司都有这个要求,防爆孔的问题日本比较重视,特殊情况除外。


9.电路调试,输出有LC滤波的电路需要老化确认纹波,如果纹波异常请调整环路。

理由:验证产品稳定性这个很重要,我之前经常碰到这个问题,产线老化后测试纹波会变高,现象是环路震荡。


10.电路调试,二极管并联时,应该测试一颗二极管故障开路时,产生的异常(包括TO-220里的两颗二极管)。

理由:品质提升小公司一般都不会做这个动作的,一款优秀的产品是要经得起任何考验的。


11.电路设计,如果PCB空间充裕,请设计成通杀所有安规标准。

理由:减少PCB修改次数。如果你某一产品是符合UL60335标准,哪天客户希望满足UL1310,这时你又得改PCBLayout拿去安规报备了,如果你画的板符合各类标准,后面的工作会轻松很多。


12.电路设计,关于ESD请设计成接触±8KV/空气±15KV标准。

理由:减少后续整改次数。像飞利浦这样的客户都要求ESD非常严的,听说富士康的还需要达到±20KV,哪天有这种客户要求,你又得忙一段时间了。


13.电路设计,设计变压器时,VCC电压在轻载电压要大于IC的欠压关断电压值。判断空载VCC电压需大于芯片关断电压的5V左右,同时确认满载时不能大于芯片过压保护值。


14.电路设计,设计共用变压器需考虑到使用最大输出电压时的VCC电压,低温时VCC有稍微NOSIE会碰触OVP动作。如果你的产品9V-15V是共用一个变压器,请确认VCC电压和功率管耐压。


15.电路调试,Rcs与Ccs值不能过大,否则会造成VDS超过最大耐压炸机。LEB前沿消隐时间设短了,比尖峰脉冲的时间还短,那就没有效果了还是会误判;


如果设长了,真正的过流来了起不到保护的作用。Rcs与Ccs的RC值不可超过1NS的Delay,否则输出短路时,Vds会比满载时还高,超过MOSFET最大耐压就可能造成炸机。经验值1nS的Delay约等于1K对100PF,也等于100R对102PF。


16.画小板时,在小板引脚的90度拐角处增加一个圆形钻孔。

理由:方便组装,如图:


开关电源工作技巧


实物如图:


开关电源工作技巧


实际组装如图:


开关电源工作技巧


这样做可以使小板与PCB大板之间紧密贴合,不会有浮高现象。


17.电路设计,肖特基的散热片可以接到输出正极线路,这样铁封的肖特基就不用绝缘垫和绝缘粒。


18.电路调试,15W以上功率的RCD吸收不要用1N4007,因为1N4007速度慢300uS,压降也大1.3V,老化过程中温度很高,容易失效造成炸机。


19.电路调试,输出滤波电容的耐压致少需符合1.2倍余量,避勉量产有损坏现象。之前是犯了这个很低级的错误,14.5V输出用16V耐压电容,量产有1%的电容失效不良。


20.电路设计,大电容或其它电容做成卧式时,底部如有跳线需放在负极电位,这样跳线可以不用穿套管,这个可以节省成本。


开关电源的主要用途

开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器,电子冰箱,液晶显示器,LED灯具,通讯设备,视听产品,安防监控,LED灯带,电脑机箱,数码产品和仪器类等领域。


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