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电源研发常见经典问题-4

发布日期:2018/12/29 8:31:21 点击:2145

问题12:评判一块电源板LAYOUT好坏有哪些地方能一针见血发现?

什么样的PCB是一块好的PCB,至少要满足以下一个方面:

1.电性能方面干扰小,关键信号线及底线走的合理,各方面性能稳定(前提是电路无缺陷);

2.利于EMC,辐射低,环路走的合理;

3.满足安规,安规距离满足要求;

4.满足工艺,量产可生产性,以及减小生产成本;

5.美观,布局规则有序 (器件不东倒西歪),走线漂亮美观,不七弯八绕的。

如何才能做到以上几点,分享我的布板经验:

1.布局前,了解清楚电源的规格书,电源的规格,有无特殊要求,以及要过的安规标准。结构输入条件是不是准确,以及风道的确认,输入输出端口的确认,以及主功率流向。工艺路线选取,根据器件的密度,以及有无特殊器件,选择相对应工艺路线。

2.布局中,注意合理的布局,保证四大环路尽可能小,提前预判后续走线是否好走。变压器的摆放基本决定了整体的布局,一定要慎重,放到最佳位置。 EMI部分的布局流向清晰,与其它主功率部分有清晰的隔离带。减少受到主功率开关器件的干扰。各吸收回路的面积尽可能小,散热器的长度以及位置要合理,不挡风道。

3.走线部分,输入EMI电路的走线是否满足安规,原副边距离,输入输出对大地的距离都要满足安规。走线的粗细是否满足足够的电流大小,关键信号(例如驱动信号,采样信号,地线是否合理),驱动信号不要干扰敏感信号(高频信号);采样信号是否采样准确,是否会受到干扰;地线是否拉得合理(有时需要单点接地,有时需要多点接地跟实际需要有关),主功率地和信号地严格区分开,原边芯片地从采样电阻取,不要从大电解。ㄓ绕涫遣裳缱韬痛蟮缃獾鼐嗬朐妒保,VCC的地前级地回大电解,二级电容地接芯片,反馈信号也单点接IC,地单点接IC。散热器的地必须接主功率地,不能接信号地等等很多的细节要求。


问题13:电源的元器件你懂多少?MOS管结电容多大,对哪些有影响?RDS跟温度是什么关系?肖特基反向恢复电流影响什么?电容的ESR会带来哪些影响?

电源中的设计的器件类型很多,主要有半导体器件如:MOS管,三极管,IC,运放,二极管,光耦等;磁性器件:电感,变压器,磁珠等;电容:Y电容,X电容,瓷片电容,电解电容,贴片电容等;每种器件都有其规格,极限参数。

常规的参数在我们选型很容易把握,例如选取MOS管,耐压参数肯定会考虑,额定电流也会考虑,导通电阻我们会考虑,但还有一些寄生参数以及一些随温 度变化特性的参数却很少去注意,或者只有在发现问题的时候才会去找。导通电阻Rds(on)随温度升高其阻值是变大的,设计MOS管损耗时要考虑到其工作的环境温度。结电容影响到我们的开通损耗,也会影响到EMC。

肖特基二极管耐压,额定电流一般很好注意,有些参数例如导通压降在温度升高时会减小,反向恢复时间短,不过漏电流大(尤其是考虑到高温时漏电流影响就更大了),寄生电感会引起关断尖峰很高。

电容一个重要参数ESR,在计算纹波时通常会考虑,ESR一般与C的关联是很大的,不过不同厂家的品质因素影响也是很巨大,一定要具体分清楚。

一般估算公司可参考:ESR=10/C0.73次方),电容在高温时寿命会缩短,低温时容量会减小,漏电流也会增加等等;

当然器件在特殊情形表现出来的特性差异是值得我们思考的问题,请大家多多思量,对于我们解决特殊情况下的问题非常有帮助。



问题14:你对磁性材料了解多少,磁环和磁芯有哪些差异?低磁环和高磁环用在什么情况?

磁性器件对开关电源的重要性不言而喻,可以说是电源的心脏部位。 磁性材料的种类也繁多,常用来做变压器的一般是铁氧体材料,主要是价格便宜,开关频率最大能做到1000K,够一般情况下使用了。铁氧体磁芯既可以做主变压器也可以做电感,如PFC电感(一般铁硅铝材质居多,性价比高),储能电感也可以。当然在要求高的情况下,尤其是大功率一般用磁环,主要是感量可以做大,不易饱和,相对铁氧体磁芯来说,不过缺点是价格贵,尤其是大电流,绕制工艺较困难。磁环也分高U值和低U值,主要也是磁环的材料不同照成,高U环磁环外观是绿色,一般EMI电路的共模电感选用,感量会相对较大滤低频,颜色偏灰的是低U环,感量很低,滤高频。一般为了EMC都是搭配使用效果一般都比较好!


问题15:电源损耗是怎么分布的?MOS管损耗?变压器损耗?变压器除了直流损耗,还有交流损耗怎么算的?

电源损耗一般集中在以下一些方面:

1.MOS管的开通损耗及导通损耗;

2.变压器的铜损和铁损;

3.副边整流管的损耗;

4.桥式整流的损耗。

5.采样电阻损耗;

6.吸收电路的损耗;

7.其它损耗:PFC电感损耗,LLC的谐振电感损耗,同步整流的MOS管损耗等。

针对这些损耗,适当的减小可以提升效率。1.针对MOS管可选用开关速度快的,导通电阻低的,电路上课采用软开关。2.针对变压器:选择合适大小的磁芯,磁芯太小损耗会大,很难做到铜损和铁损平衡。尤其是铜损不仅有直流损耗还有交流损耗,交流损耗一般比直流损耗还大2倍,因为铜线在高频下的交流阻抗比直流阻抗大的多,计算时一定要充分估算进去。

 


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