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一些专家谈开关电源的设计经验

一些专家谈开关电源的设计经验

作者:佚名    来源:http://www.ww999.cn/    发布时间:2019-03-10 11:55    浏览量:

   首先,让我们从的设计和生产流程开始。 首先,让我们谈谈印刷电路板的设计。。 它工作在高频和高脉冲状态,属于一种特殊的模拟电路。。 配电板时必须遵循高频电路布线的原则。。

这篇文章指的是地址: http : / / www。 EEPW。 通讯。 cn /文章/ 如上所述,电路镀锡的几种方法应该注意0这种方法是在阻焊层中放置导线最灵活的方法,但并非所有电路板制造商都会理解你的意图,需要用文字来解释60对于像这样的小型电源,我的经验是大于一些磁路通过气隙耦合0W的功率输出可以被正向激励,这可以获得最佳的性价比 / 28当占空比小时,开关管通过电流的有效值高,变压器初级电流的有效值大,因此降低了转换器的效率,但改善了输出电容器的工作条件,减少了发热781。 html文件的后缀

   1为了确保良好的焊接机械结构性能,单板的焊盘应该稍大一些,以确保铜片和基板之间有良好的结合力,并防止铜片在受到振动时脱落 布局:脉冲电压连接尽可能短,输入开关管与变压器连接,输出变压器与整流管连接焊盘孔的直径应稍大于器件的引脚直径,但不应太大,以确保引脚和焊盘之间通过焊锡的最短连接距离 脉冲电流回路尽可能小,例如1 - 0g应该最小化或避免外力对衬垫和销之间的接合处的影响,并且应该提高焊接牢固性 输入滤波器电容对变压器为正,开关管返回电容为负由于孔金属化的高强度,双面板焊盘的焊环可以小于单板的焊环,焊盘孔的孔径可以略大于引脚的孔径,这有利于焊接过程中焊料溶液通过焊孔渗入顶层焊盘,提高焊接可靠性 当变压器的输出部分输出到整流管,并且输出电感测到输出电容器返回到变压器电路时,x电容器应该尽可能靠近输入端,并且应该避免输入线与其他电路并联有许多方法可以解决这个问题 Y电容器应放置在机柜的接地端子或FG连接端子上2。 公共接触电感应与变压器保持一定距离,以避免磁耦合这两个接地可以在滤波电容器处合并,以避免由通过信号接地连接的大脉冲电流引起的不稳定的意外因素铝基板是自行构造的,具有以下特点:优异的导热性、单面铜粘合、器件只能放置在铜粘合表面上,并且电连接孔不能打开,因此跳线不能放置在单个面板中 如果难以处理,可以在公共电感器和变压器之间添加屏蔽焊料冷却过快,容易出现问题 上述项目对开关电源的电磁兼容性能有很大影响铁的温度适合于部件的容易焊接反激式电源因其结构简单,节省了变压器大小的电感,在中小型电源中得到了广泛应用

   通常,输出电容器可以是两个,一个靠近整流管,另一个靠近输出端,这可能会影响电源的输出纹波指数例如,使用EE、EF、EER和PQ内核的效果优于EI内核 两个小容量电容器的并联效果应该比一个大容量电容器的并联效果好在5的条件下当然,这也是先决条件 加热装置应与电解电容器保持一定距离,以延长整机的使用寿命当漏电感能量达到某一水平时,它可以完全抵消由开关管的大占空比引起的低损耗,然后没有增加占空比的意义,甚至开关管也可能由于漏电感的高反向峰值电压而损坏 电解电容器是开关电源使用寿命的瓶强度对于这样的电路,一些具有强过电压电阻的开关变压器的反射电压也可以更高,最大反射电压为150伏更合适,这可以获得更好的集成性能 例如,变压器、功率管和大功率电阻器应与电解保持一定距离输出电压越低,变压器匝数比越大,变压器漏感越大,开关管承受的电压越高 电解之间应保留散热空间,条件允许时可将其放置在进气口在满载状态下,变压器工作在完全能量转移或不完全能量转移的工作模式反激式电力变压器的磁芯工作在单向磁化状态,因此磁路需要开放的气隙,类似于脉动DC电感

   控制部分应注意:高阻抗弱信号电路的连接线应尽可能短于采样反馈回路反激式电源的所谓连续和不连续模式是指变压器的工作状态 在加工过程中,应尽可能避免干扰反向恢复过程中的能量损失非常大,不利于转换器性能的提高 电流采样信号电路,特别是电流控制型电路,容易发生意外事故因此,高压电源以不连续模式工作,并且工作频率不能太高 其中有一些技巧当然,连续性也在一定程度上 现在以5毫米,长度可根据线路确定,镀锡部分间隔为0843电路为例 见图 1。无花果的功效。1比图1好。2。无花果。当示波器满载时,示波器观察到的电流波形上明显会出现尖峰。 因为干扰电流限制点低于设计值,所以在图1中没有这种现象。1,还有一个开关管驱动信号电路。开关管驱动电阻应该接近开关管,这可以提高开关管的工作可靠性,这与功率MOSFET的高DC阻抗电压驱动特性有关。

  

   让我们来谈谈PCB布线的一些原理。

   行距:随着PCB制造工艺的不断改进和提高,一般加工厂的行距等于或小于0。1毫米不再是问题,可以完全满足大多数应用。考虑到开关电源采用的组件和生产工艺,双面电路板的最小线间距通常设置为0。 3毫米,单面板最小行距设置为0。 5毫米,焊盘到焊盘,焊盘到过孔或过孔到过孔,最小间距设置为0。5毫米,可避免焊接操作中的“桥接”现象。这样,大多数制板工厂可以很容易地满足生产要求,并且可以控制很高的产量,还可以实现合理的布线密度,并且具有更经济的成本。

   最小线间距仅适用于电压低于63V的信号控制电路和低压电路。当线间电压大于该值时,线间距通常可以根据500伏/ 1毫米的经验值来取。

   由于有些相关标准对线路间距有明确规定,因此应严格按照标准执行,如交流输入端至保险丝端的连接。一些电源需要大容量,例如模块电源。通用变压器输入侧线间距1毫米被证明是可行的。对于交流输入和(隔离的) DC输出电源产品,相对严格的规定是安全间距应该大于或等于6mm,当然,这是由相关标准和实施方法决定的。通常,安全距离可以通过反馈光耦合器两侧之间的距离来参考,并且原理大于或等于该距离。光耦合器下面的PCB也可以开槽,以增加爬电距离,满足绝缘要求。通常,开关电源交流输入侧接线或板件与非绝缘外壳和散热器之间的距离应大于5毫米,输出侧接线或装置与外壳或散热器之间的距离应大于2毫米,或者应严格按照安全规范执行。

   常用方法:上述电路板开槽方法适用于一些间距不足的场合。顺便提一下,这种方法也通常用作保护性放电间隙,通常用于电视显像管的尾板和电源的交流输入。该方法在模块电源中得到了广泛的应用,在封装条件下可以获得良好的效果。

   方法2 :可以使用绝缘纸,如绿色外壳纸、聚酯膜、聚四氟乙烯取向膜和其他绝缘材料。通用电源在电路板和金属外壳之间使用绿色纸或聚酯薄膜衬垫。这种材料具有高机械强度和一定的防潮性。聚四氟乙烯取向膜由于其耐高温性而广泛用于模块化电源。绝缘膜也可以放置在部件和周围导体之间,以改善绝缘和电阻。

   注:某些设备的绝缘涂层不能用作绝缘介质来减少安全距离,例如电解电容器的外壳,在高温条件下可能会收缩。大型电解防爆罐的前端应该有一个空间,以确保电解电容器在特殊情况下能够不受阻碍地释放压力。

   浅谈印制板铜布线的几个问题:

   布线电流密度:大多数电子电路现在都是由用铜粘合的绝缘板制成的。普通电路板的铜厚度为35微米;M,电流密度值可以根据布线的经验值1A/mm来取。具体计算请参考教科书。为了确保布线的机械强度,线宽应大于或等于0。3毫米(其他非电源电路板可能具有较小的最小线宽)。铜板的厚度为70 μm;m电路板也常用于开关电源,因此电流密度可以更高。

   要补充的是,常用的电路板设计工具软件一般都有设计规范项目,如线宽、行距、干磁盘过孔尺寸等参数可以设置。。在设计电路板时,设计软件可以根据规格自动执行,这样可以节省大量时间,减少部分工作量,降低错误率。

   通常,双面电路板可用于可靠性要求高的线路或布线。它具有成本适中、可靠性高的特点,能够满足大多数应用场合。

   模块电源线的一些产品也采用多层板,主要用于集成变压器电感、优化布线、功率管散热等功率器件。它的优点是工艺美观一致,变压器散热好,但缺点是。

   一般焊接环宽度应大于0。3毫米。

   盘孔的尺寸不应妨碍正常检查。焊盘孔的直径通常大于销直径0。

   单个面板上的部件应与电路板紧密连接。多针装置也可以更大,以确保顺利检查。。。电连接应该尽可能宽,并且主宽度应该大于焊盘直径。在特殊情况下,当连接遇到焊盘时,必须加宽导线(通常称为泪滴产生),以避免在某些情况下导线和焊盘断裂。原则上最小线宽应大于0。5毫米。2mm。对于需要架空散热的设备,应该在设备和电路板之间的引脚上增加一个套管,这可以起到支撑设备和增加绝缘的双重作用。

   电路板上的重型部件可以增加支撑连接点并加强与电路板的连接强度,例如变压器和功率器件散热器。。。在不影响引线与外壳之间距离的前提下,单块面板焊接面上的引线可以留得更长,优点是可以增加焊接部位的强度,增加焊接面积,可以立即发现虚焊现象。当销很长并且腿被剪断时,焊接部分承受的力较小。

   在台湾和日本,通常采用将器件引脚与焊接表面上的电路板成45度角弯曲,然后焊接的工艺,原因同上。今天,我想谈谈双面板设计中的一些问题。在要求更高或布线密度更高的应用环境中,双面印刷电路板的性能和各种指标远远优于单板。。。

   然而,有一个缺点。如果孔太大,一些设备可能会在波峰焊期间在喷锡的冲击下上浮,导致一些缺陷。。。对于大电流迹线的处理,可以根据前一个帖子来处理线宽。如果宽度不够,可以通过镀锡增加迹线的厚度。

   1。将迹线设置为焊盘属性,以便在电路板制造过程中迹线不会被阻焊层覆盖,并且在热风整平过程中锡会被电镀。。。

   在布线处放置焊盘,并将焊盘设置为需要布线的形状。注意将焊盘孔设置为零。3。

   1。在放置阻焊层的地方不会施加阻焊层。

   2。如果宽迹线都镀有锡,在焊接后,大量的焊料将会被粘结并不均匀地分布,这将影响外观。通常,细长条的镀锡宽度可以是1 - 1。

   3。5 ~ 1毫米的双面电路板为布局和布线提供了很大的选择性,这使得布线更加合理。关于接地,电源接地和信号接地必须分开。

   信号控制回路尽可能采用单点接地方式。有一种技巧是尽可能将非接地迹线放置在同一布线层上,最后将接地线放置在另一层上。输出线通常在到达负载之前通过滤波电容器。输入线在到达变压器之前还必须穿过电容器。理论基础是让纹波电流通过滤波电容器。。。电压反馈采样,为了避免通过布线的大电流的影响,反馈电压的采样点必须放置在功率输出的末端,以提高整机的负载效应指数。从一个布线层到另一个布线层的布线变化通常是通孔连接,这不适合通过器件的管脚焊盘来实现,因为当器件被插入时,这种连接关系可能会被破坏,并且当电流每1A通过时,应该提供至少两个通孔,通孔直径原则应该大于0。5毫米,通常为0。8毫米,确保加工可靠性。器件散热,在一些小型电源中,电路板布线也可以起到散热的作用,其特点是布线尽可能宽,为了增加散热面积,不涂阻焊层,有条件的话可以均匀地放置通孔,增强导热性。铝基板在开关电源中的应用及多层印刷电路板在开关电源电路中的应用。

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   粘贴装置、开关管和输出整流管通常放置在铝基板上,以通过基板传导热量,因此热阻非常低,并且可以实现高可靠性。该变压器采用平面贴片结构,还可以通过基板散热,其温升低于传统变压器;相同规格的变压器采用铝基板结构可以获得更大的输出功率。铝衬底上的跳线可以通过桥接来处理。

   铝基板电源通常由两块印刷电路板组成,另一块板上设有控制电路,两块电路板通过物理连接集成在一起。

   。。

   由于铝基材的良好导热性,很难手工少量焊接。

   有一种简单实用的方法。翻转普通电熨斗(最好具有温度调节功能)熨烫衣物,并将其固定好。温度被调节到大约150℃。将铝基板放在熨斗上,加热一段时间,然后按照常规方法连接和焊接部件。

   如果太高,部件可能会被损坏,甚至铝基材的铜皮也会剥落。如果温度太低,焊接效果不好,所以有必要灵活掌握。近年来,随着多层电路板在开关电源电路中的应用,印刷电路变压器成为可能。由于多层板的层间距较小,变压器窗口的横截面也可以得到充分利用。可以在主电路板上添加一个或两个由多层板组成的印刷线圈,以达到利用窗口和降低电路电流密度的目的。由于采用印刷线圈,减少了人工干预,变压器一致性好,平面结构,漏电感低,耦合性好。。磁芯开放,散热条件好。因为它有许多优点,有利于大规模生产,所以被广泛使用。然而,研究和开发的初始投资相对较大,不适合小规模学生。

   。。开关电源分为隔离和非隔离两种形式。这里,我们主要讨论隔离开关电源的拓扑结构。在下文中,除非另有说明,否则均指隔离电源。隔离电源根据其结构形式可分为两类:正向激励和逆向激励。反激是指当变压器的初级侧接通时,次级侧断开,并且变压器存储能量。当初级侧断开时,次级侧接通,能量为。

   在一些介绍中,据说反激式电源只能达到几十瓦,如果输出功率超过100瓦,就没有优势,这很难实现。我认为这是一般情况,但不能一概而论。PI公司的TOP芯片可以达到300瓦。一些文章介绍反激式电源可以达到100千瓦,但我从未见过任何实物。输出功率与输出电压有关。。。反激式电源中变压器的漏电感是一个非常关键的参数。由于反激式电源需要变压器储存能量,为了充分利用变压器铁心,磁路中通常会出现气隙。其目的是改变铁芯磁滞回线的斜率,使变压器能够承受大的冲击电流冲击,而铁芯不会进入饱和非线性状态。磁路中的气隙处于高磁阻状态,磁路中产生的漏磁比完全闭合的磁路大得多。

   。。变压器初级极之间的耦合也是决定漏电感的关键因素。夹层绕组法可用于使初级极线圈尽可能靠近,但这将增加变压器的分布电容。通过使用尽可能长窗口的磁芯,可以降低漏电感。

   。。关于反激式电源的占空比,原则上,反激式电源的最大占空比应该小于0。5。否则,环路不容易补偿,并且可能不稳定。然而,也有一些例外。例如,美国PI公司推出的TOP系列芯片可以在大于0的占空比下工作。

   占空比由变压器初级侧和次级侧的匝数比确定。我对反激的看法是首先确定反射电压(通过变压器耦合反射到初级侧的输出电压的电压值)。如果反射电压在一定电压范围内增加,占空比将增加,开关管损耗将减少。当反射电压降低时,占空比降低,开关管损耗增加。

   当占空比增加时,这意味着输出二极管的导通时间缩短。为了保持输出稳定,输出电容的放电电流将保证更多的时间,输出电容将承受更多的高频纹波电流冲洗,这将加剧其发热。这在许多情况下是不允许的。增加占空比和改变变压器的匝数比将增加变压器的漏电感并改变其整体性能。

   由于大的漏电感,输出纹波和其他电磁指标可能会恶化。5。。。如何确定变压器反射电压(占空比)。一些网民提到了开关电源反馈回路的参数设置和工作状态分析。由于学校的高等数学差,“自动控制原理”几乎被重新测试。 到目前为止,我仍然对这个问题感到害怕,无法完全写出闭环系统的传递函数。我对系统的零点和极点的概念感到非常模糊。看博德图,我只能看到它是发散还是收敛,所以我不敢唠叨反馈补偿,但我有一些建议。如果你有一些数学基础知识和一些时间学习,你可以仔细查找和消化大学教科书《自动控制原理》,并根据工作状态结合实际的开关电源电路进行分析。肯定会有收获。论坛上有一篇题为“向老师学习的反馈回路的设计和模式”的帖子,CMG在帖子中回答得非常好。信息技术。高耐压管不容易制造,或者低耐压管具有更合理的传导损耗和开关特性。例如,这些线路的反射电压不能太高,否则,为了使开关管工作在安全范围内,吸收电路消耗的功率也相当大。实践证明,600伏管的反射电压不应大于100伏,650伏管的反射电压不应大于120伏。当泄漏峰值电压值被箝位在50 V时,该管仍有50V的工作裕度。目前,由于MOS管制造技术的改进,反激式电源通常使用700V或750V甚至800-900V开关管。

   PI公司的TOP芯片推荐采用135伏瞬态电压抑制二极管箝位

   然而,他的评估板的反射电压通常低于大约110伏的这个值。这两种类型各有优缺点:。第一种类型:缺点:变压器过电压电阻小,占空比小,初级脉冲电流大。优点:变压器漏感小,电磁辐射低,纹波指数高,开关管损耗小,转凤凰城平台换效率不一定低于第二种类型。。。第二类:缺点:开关管损耗较高,变压器漏感较高,纹波较小。优点:抗过电压能力强,占空比大,变压器损耗低,效率高。反激式电源的反射电压还有另一个决定因素。反激式电源的反射电压也与一个参数有关,即输出电压。

   开关管和吸收电路消耗的功率越高,吸收电路的功率器件越有可能永久无效(尤其是使用瞬态电压抑制二极管的电路)。在设计低压输出低功率反激式电源时必须小心处理优化过程,其处理方法有几种:。1。使用更大功率电平的磁芯来降低漏电感,这可以提高低压反激式电源的转换效率,减少损耗,减少输出纹波,并提高多个输出电源的交叉调整率。它通常用于家用电器的开关电源,如光盘驱动器、DVB机顶盒等。 。。2。如果条件不允许增加磁芯,只有反射电压可以降低,占空比可以降低。降低反射电压可以降低漏电感,但会降低功率转换效率。这两者是矛盾的。有必要有一个替换过程来找到合适的点。在变压器更换实验过程中,可以检测变压器初级侧的反向峰值电压,尽可能减小反向峰值电压脉冲的宽度和幅度,提高变压器的工作安全裕度

   通常,反射电压更适合于110伏电压。。。

   为了增强耦合和降低损耗,采用了新技术和缠绕工艺。为了满足安全标准,变压器将在一次侧和二次侧之间采取绝缘措施,如填充绝缘胶带和增加绝缘端空胶带。

   这些将影响变压器的漏电感性能。

   在实际生产中,初级绕组可用于缠绕次级绕组。或者次级线圈缠绕有三层绝缘线,消除了初级线圈之间的绝缘,这可以增强耦合,甚至可以缠绕宽铜片。。。在本文中,低压输出是指小于或等于5V的输出

   1。当然,这不是绝对正确的,它与个人习惯和应用环境有关。。。

  2。为什么m理解空气间隙打开的原理。。。反激式电源变压器工作在单向磁化状态,它不仅通过磁耦合传递能量,还具有电压转换、输入和输出隔离的多种功能。因此,应该非常小心地处理空气间隙。如果气隙太大,漏电感将变大,磁滞损耗将增加,铁损耗和铜损耗将增加,从而影响电源的整体性能。如果气隙太小,变压器铁芯可能会饱和,导致电源损坏。

   3。一般来说,它应该根据凤凰城平台平台工作环境进行设计,传统的反激式电源应该连续工作,这样开关管和电路的损耗相对较小,输入和输出电容的工作应力可以降低,但也有一些例外。这里有必要指出,反激式电源也适用于高压电源设计,而高压电源变压器通常工作在不连续模式。我知道高压电源输出需要采用高耐压整流二极管。由于制造工艺的特点,高反向电压二极管具有长反向恢复时间和低速度。在当前连续状态下,当存在正向偏置电压时,二极管被恢复。

   在轻的情况下,转换效率降低。在严重的情况下,整流管会被加热甚至烧毁。由于二极管在不连续模式下以零偏置反向偏置,损耗可以降低到相对低的水平。

   另一种反激式电源工作在临界状态。通常,这种类型的电源工作在频率调制模式或频率调制和宽度调制双模。一些低成本的自激电源( RCC )经常采用这种形式。为了确保稳定的输出,电压互感器的工作频率随着输出电流或输入电压而变化。当接近满负荷时,变压器总是保持在连续和不连续之间。这种类型的电源仅适用于低功率输出,否则电磁兼容特性的处理将非常麻烦。。。反激式开关电源变压器应在连续模式下工作,这需要相对较大的绕组电感。

   过分追求绝对连续性是不现实的。它可能需要大的磁芯和大量的线圈匝数,伴随着大的漏电感和分布电容,这可能弊大于利。那么如何确定这个参数呢。通过许多实践和对同行设计的分析,我认为当输入标称电压时,输出达到50 % ~ 60 %的变压器更适合从不连续状态过渡到连续状态。

   或者当输入电压最高且输出为满负载时,变压器可以转换到连续状态。。。。 。。。。。。。。。 。。。。。。

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