开关电源PCB制版布线基本要求详解
开关电源PCB排版基本要点
作者：瑞士商升特股份有限公司上海代表处 周琛
发布时间：2006-10-14 10:50
出处：https://www.360docs.net/doc/2d11678812.html,
摘要：开关电源PCB排版是开发电源产品中的一个重要过程。许多情况下，一个在纸上设计得非常完美的电源可能在初次调试时无法正常工作，原因是该电源的PCB排版存在着许多问题．详细讨论了开关电源PC B排版的基本要点，并描述了一些实用的PCB排版例子。
关键词：PCB排版；开关电源
引言
为了适应电子产品飞快的更新换代节奏，产品设计工程师更倾向于选择在市场上很容易采购到的AC／DC适配器，并把多组直流电源直接安装在系统的线路板上。由于开关电源产生的电磁干扰会影响到其电子产品的正常工作，正确的电源PCB排版就变得非常重要。开关电源PCB排版与数字电路PCB排版完全不一样。在数字电路排版中，许多数字芯片可以通过PCB软件来自动排列，且芯片之间的连接线可以通过PCB软件来自动连接。用自动排版方式排出的开关电源肯定无法正常工作。所以，没计人员需要对开关电源PCB排版基本规则和开关电源工作原理有一定的了解。
1 开关电源PCB排版基本要点
l.1 电容高频滤波特性
图1是电容器基本结构和高频等效模型。
电容的基本公式是
式(1)显示，减小电容器极板之间的距离(d)和增加极板的截面积(A)将增加电容器的电容量。
电容通常存在等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL)二个寄生参数。图2是电容器在不同工作频率下的阻抗(Zc)。
一个电容器的谐振频率(fo)可以从它自身电容量(C)和等效串联电感量(LESL)得到，即
当一个电容器工作频率在fo以下时，其阻抗随频率的上升而减小，即
当电容器工作频率在fo以上时，其阻抗会随频率的上升而增加，即
当电容器工作频率接近fo时，电容阻抗就等于它的等效串联电阻(RESR)。
电解电容器一般都有很大的电容量和很大的等效串联电感。由于它的谐振频率很低，所以只能使用在低频滤波上。钽电容器一般都有较大电容量和较小等效串联电感，因而它的谐振频率会高于电解电容器，并能使用在中高频滤波上。瓷片电容器电容量和等效串联电感一般都很小，因而它的谐振频率远高于电解电容器和钽电容器，所以能使用在高频滤波和旁路电路上。由于小电容量瓷片电容器的谐振频率会比大电容量瓷片电容器的谐振频率要高，因此，在选择旁路电容时不能光选用电容值过高的瓷片电容器。为了改善电容的高频特性，多个不同特性的电容器可以并联起来使用。图3是多个不同特性的电容器并联后阻抗改善的效果。
电源排版基本要点1 旁路瓷片电容器的电容不能太大，而它的寄生串联电感应尽量小，多个电容器并联能改善电容的高频阻抗特性。
图4显示了在一个PCB上输入电源(Vin)至负载(RL)的不同走线方式。为了降低滤波电容器(C)的ESL，其引线长度应尽量减短；而Vin。正极至RL和Vin负极至R1的走线应尽量靠近。
1．2 电感高频滤波特性
图5中的电流环路类似于一匝线圈的电感。高频交流电流所产生的电磁场R(t)将环绕在此环路的外部和内部。如果高频电流环路面积(Ac)很大，就会在此环路的内外部产生很大的电磁干扰。
电感的基本公式是
从式(5)可知，减小环路的面积(Ac)和增加环路周长(lm)可减小L。
电感通常存在等效并联电阻(EPR)和等效并联电容(Cp)二个寄生参数。图6是电感在不同工作频率下的阻抗(ZL)。
谐振频率(fo)可以从电感自身电感值(L)和它的等效并联电容值(Cp)得到，即
当一个电感工作频率在fo以下时，电感阻抗随频率的上升而增加，即
当电感工作频率在fo以上时，电感阻抗随频率的上升而减小，即
当电感工作频率接近fo时，电感阻抗就等于它的等效并联电阻(REPR)。
在开关电源中电感的Cp应该控制得越小越好。同时必须注意到，同一电感量的电感会由于线圈结构不同而产生不同的Cp值。图7就显示了同一电感量的电感在二种不同的线圈结构下不同的Cp值。图7(a)电感的5匝绕组是按顺序绕制。这种线圈结构的Cp值是l匝线圈等效并联电容值(C)的1／5。图7(b)电感的5匝绕组是按交叉顺序绕制。其中绕组4和5放置在绕组1、2、3之间，而绕组l和5非常靠近。这种线圈结构所产牛的Cp是1匝线圈C值的两倍。
可以看到，相同电感量的两种电感的Cp值居然相差达数倍。在高频滤波上如果一个电感的Cp值太大，高频噪音就会很容易地通过Cp直接耦合到负载上。这样的电感也就失去了它的高频滤波功能。
图8显示了在一个PCB上Vin通过L至负载(RL)的不同走线方式。为了降低电感的Cp,电感的二个引脚应尽量远离。而Vin正极至RL和Vin负极至RL的走线应尽量靠近。
电源排版基本要点2 电感的寄生并联电容应尽量小，电感引脚焊盘之间的距离越远越好。
1.3 镜像面
电磁理论中的镜像面概念对设计者掌握开关电源的PCB排版会有很大的帮助。图9是镜像面的基本概念。
图9(a)是当直流电流在一个接地层上方流过时的情景。此时在地层上的返回直流电流非常均匀地分布在整个地层面上。图9(h)显示当高频电流在同一个地层上方流过时的情景。此时在地层上的返回交流电流只能流在地层面的中间而地层面的两边则完全没有电流。 一日．理解了镜像面概念，我们很容易看到在图10中地层面上走线的问题。接地层(Ground Plane)，没汁人员应该尽量避免在地层上放置任何功率或信号走线。一旦地层上的走线破坏了整个高频环路，该电路会产牛很强的电磁波辐射而破坏周边电子器件的正常工作。
电源排版基本要点3 避免在地层上放置任何功率或信号走线。
1．4 高频环路
开关电源中有许多由功率器件所组成的高频环路，如果对这△环路处婵得不好的话，就会对电源的正常工作造成很大影响。为了减小高频环路所产生的电磁波噪音，该环路的面积应该控制得非常小。如图l1(a)
所示，高频电流环路面积很大，就会在环路的内部和外部产生很强的电磁于扰。同样的高频电流，当环路
面积设计得非常小时，如图11(b)所示，环路内部和外部电磁场互相抵消，整个电路会变得非常安静。
电源排版基本要点4 高频环路的面积应尽可能减小。
1.5 过孔和焊盘放置
许多设计人员喜欢在多层PCB卜放置很多过孔(VIAS)。但是，必须避免在高频电流返同路径上放置过多过。否则，地层上高频电流走线会遭到破坏。如果必须在高频电流路径上放置一些过孔的活，过孔之间可以留出一空间让高频电流顺利通过，图12显示了过孔放置方式。
电源排版基本要点5 过孔放置不应破坏高频电流在地层上的流经。
设计者同时应注意不同焊盘的形状会产生不同的串联电感。图13显示了儿种焊盘形状的串联电感值。
旁路电容(Decouple)的放置也要考虑到它的串联电感值。旁路电容必须是低阻抗和低ESL乩的瓷片电容。但如果一个高品质瓷片电容在PCB上放置的方式不对，它的高频滤波功能也就消失了。图14显示了旁路电容正确和错误的放置方式。
1．6 电源直流输出
许多开关电源的负载远离电源的输出端口。为了避免输出走线受电源自身或周边电子器件所产生的电磁下扰，输出电源走线必须像图l5(b)那样靠得很近，使输出电流环路的面积尽可能减小。
l.7 地层在系统板上的分隔
新一代电子产品系统板七会同时有模拟电路、数字电路、开关电源电路。为了减小丌关电源噪音对敏感的模拟和数字电路的影响，通常需要分隔不同电路的接地层。如果选用多层PCB，不同电路的接地层可由不同PCB板层来分隔。如果整个产品只有一层接地层，则必须像图16中那样在单层中分隔。无论是在多层P CB上进行地层分隔还是在单层PCB 上进行地层分隔，不同电路的地层都应该通过单点与开关电源的接地层相连接。
电源排版基本要点6 系统板七不同电路需要不同接地层，不同电路的接地层通过单点与电源接地层相连接。
2 开关电源PCB排版例子
压式开关电源原理图。设汁人员应能在此线路图上区分出功率电路中元器件和控制信号电路中元器件。如果设计者将该电源中所有的元器件当作数字电路中的元器件来处理，则问题会相当严重。通常首先需要知
道电源高频电流的路径，并区分小信号控制电路和功率电路元器件及其走线。一般来讲，电源的功率电路主要包括输入滤波电容、输出滤波电容、滤波电感、上下端功率场效应管。控制电路主要包括PWM控制芯片、旁路电容、自举电路、反馈分压电阻、反馈补偿电路。
2.l 电源功率电路PCB排版
电源功率器件在PCB上正确的放置和走线将决定整个电源工作是否正常。设计人员首先要对开关电源功率器件上的电压和电流的波形有一一定的了解。
图18显示一个降压式开关电源功率电路元器件卜的电流和电压波形。由于从输入滤波电容(Cin)，上端场效应管(S1)和F端场效应管(S2)中所流过的电流是带有高频率和高峰值的交流电流，所以由Cin-S1-S2所形成的环路面积要尽量减小。同时由S2，L和输出滤波电容(Cout)所组成的环路面积也要尽量减小。
如果设汁者未按本丈所述的要点来制作功率电路PCB，很可能制作出网19所示的电源PCB，图19的PCB排版存在许多错误：第一，由于Cin有很大的ESL，Cin的高频滤波能力基本上消失；第二，Cin-S1-S2和S 1-LCout环路的面积太大，所产生的电磁噪音会对电源本身和周边电路造成很大于扰；第三，L的焊盘靠得太近，造成Cp太大而降低了它的高频滤波功能；第四，Cout焊盘引线太长，造成FSL太大而失去了高频滤波线。 Cin-S1-S2和S2-L-Cout环路的面积已控制到最小。S1的源极，S2的漏极和L之问的连接点是一整块铜片焊盘。由于该连接点上的电压是高频，S1、S2和L需要靠得非常近。虽然L和Cout之间的走线上没有高峰值的高频电流，但比较宽的走线可以降低直流阻抗的损耗使电源的效率得到提高。如果成本上允许，电源可用一面完全是接地层的双面PCB，但必须注意在地层卜尽量避免走功率和信号线。在电源的输入和输出端口还各增加了一个瓷片电容器来改善电源的高频滤波性能。
2.2 电源控制电路PCB排版
电源控制电路PCB排版也是非常重要的。不合理的排版会造成电源输出电压的漂移和振荡。控制线路应放
置在功率电路的边上，绝对不能放在高频交流环路的中间。旁路电容要尽量靠近芯片的Vcc和接地脚(GND)。反馈分压电阻最好也放置在芯片附近。芯片驱动至场效应管的环路也要尽量减短。
电源排版基本要点7 控制芯片至上端和下端场效应管的驱动电路环路要尽量短。
2.3开关电源PCB排版例1
图21是图17 PCB的元器件面走线图。此电源中采用了一个低价PWM控制器(Semtech型号SCIIO4A)。PCB 下层是一个完整的接地层。此PCB功率地层与控制地层之间没有分隔。可以看到该电源的功率电路由输入插座(PCB左上端)通过输入滤波电容器(C1，C2，)，S1，S2，L1，输出滤波电容器(C10,C11,C12,C13)，一直到输出插座(PCB右下端)。SCll04A被放置在PCB的左下端。因为，在地层上功率电路电流不通过控制电路，所以，无必要将控制电路接地层与功率电路接地层进行分隔。如果输入插座是放置在PCB的左下端，那么在地层上功率电路电流会直接通过控制电路，这时就有必要将二者分隔。
2．4开关电源PCB排版例2
图22是另一种降压式开关电源，该电源能使12V输入电压转换成3．3V输出电压，输出电流可达3A。此电源上使用了一个集成电源控制器(Semtech型号SC4519)。这种控制器将一个功率管集成在电源控制器芯片中。这样的电源非常简单，尤其适合应用在便携式DVD机，ADSL，机顶盒等消费类电子产品。
同前面例子一样，对于这种简单开关电源，在PCB排版时也应注意以下几点。
1)由输入滤波电容(C3)，SC4519的接地脚(GND)，和D2所围成的环路面积一定要小。这意味着C3及D 2必须非常靠近SC4519。
2)可采用分隔的功率电路接地层和控制电路接地层。连接到功率地层的元器件包括输入插座(VIN)，输出插座(VOUT)，输入滤波电容(C3)，输出滤波电容(C2)，D2，SC4519。连接到控制地层的元器件包括输出分压电阻(R1，R2)，反馈补偿电路(R3，C4，C3，)，使能插座(EN)，同步插座(SYNC)。
3)在SC4519接地脚的附近加 个过孔将功率电路接地层与控制信号电路接地层单点式的相连接。
图23是该电源PCB上层排版图。为了力便读者理解，功率接地层和控制信号接地层分别用不同颜色来表示。在这里输入插座被放置在PCB的上方，而输出插座被放置在PCB的下方．滤波电感(L1)被放在PCB左边并靠近功率接地层，而对于噪音较敏感的反馈补偿电路(R3，C4，C5)则被放存PCB右边并靠近控制信号接地层。D2非常靠近SC4519的脚3及脚4。图24是该电源PCB下层排版图。输入滤波电容(C3)被放置在PCB 下层并非常靠近SC4519和功率接地层。
2.5开关电源PCB排版例3
最后讨论一种多路输出开关电源PCB排版要点。此电源有3组输入电压(12V，5V和3.3V)，4组输出电压(3. 3v，2.6V，1.8V，1.2V)。该电源使用了，一集成多路开关控制器(Serotech型号SC2453)。SC2453提供了4.5V～30V的宽输入电压范围，两个高达700kHz开关频率和高达15A输出电流，以及低至0.5V输出电压的同步降压转换器。它还提供了一个专用可调配正压线性调节器和一个专用可调配负压线性调节器。TSSO
P-28封装减小了所需线路板面积。两个异相降压转换器可以减小输入电流纹波。图25是这种多路开关电
源的原理图。其中3.3V输出由5V输人产生，l.2V输出由12V输入产生，2.6V和1.8V输出由3.3V输入产生。由于该电源上所有元器件都必须被放置在一个面积较小的PCB上，为此必须将电源的功率地层和控制信号地层分隔开来。参照前面几节中讨论过的要点，首先将图25中连接到功率地层的元器件和连接到控制信号地层的元器件区分开来，然后将控制信号元器件放在信号地层上并靠近SC2453控制信号地层与功率地层通过单点相连接。这连接点通常会选择在控制芯片的接地脚(SC2453中的脚21)。图26详细描述了该电源排版方式。
电源排版基本要点8 开关电源功率电路和控制信号电路下的元器件需要连接不同的接地层，这二个地层一般都是通过单点相连接。
3 结语
开关电源PCB排版的8个要点：
1)旁路瓷片电容器的电容不能太大，而它的寄生串联电感应尽量小，多个电容并联能改善电容的阻抗特性；
2)电感的寄生并联电容应尽量小，电感引脚焊盘之间的距离越远越好；
3)避免在地层上放置任何功率或信号走线；
4)高频环路的面积应尽可能减小；
5)过孔放置小应破坏高频电流在地层上的路径；
6)系统板上一小同电路需要不同接地层，小同电路的接地层通过单点与电源接地层相连接；
7)控制芯片至上端和下端场效应管的驱动电路环路要尽量短；
8)开关电源功率电路和控制信号电路元器件需要连接到小同的接地层，这二个地层一般都是通过单点相连接。
开关电源的基本要求
开关电源的基本要求 A：开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的道通与截止．将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压，从而产生所需要的一组或多组电压。B：开关电源就是用半导体功率器件作开关，把一种电源形态转换为另一种电源形态 电源是一切电子设备的动力源,是保证电子设备的基础部件。据相关统计，电源故障约占电子设备整机故障率的40%---50%。为此，对电源必须提出一些基本要求，包括使用性能和电气性能。 一、使用性能要求 1、高的可靠性。平均无故障工件时间MTBF是衡量电源可靠性的重要指标，在通用电源的标准中规定，可靠性指标MTBF大于等于3000h是最低要求。航空航天电源要求更高，现制造技术和工艺不断成熟，MTBF可达500000h以上。折算是78.6年。 2、高的安全性。设计出的开关电源，应该符合相关标准或规范中规定的安全性能指标要求，如绝缘要求。抗电强度要求，防人身触电要求等，以防止在极限状况或恶劣环境条件下，出现电源故障并危及人身或设备安全。 3、好的可维修性。平均故障维修时间MTTR是衡量电源可维修性的重要指标。电源出现故障时，应能用时诊断出故障现象用部位，无需使用专用工具或不需要熟练技式就能在较短时间内，排除故障、替换故障部件及模块。一般要求MTTR小于30min。这除了要求电源有故障自诊断功能外，必须采用先进的设计、制造技术和工艺，如标准化、模块化（如上板的驱动模块）、电力电子集成等设计制造工艺。 4、高的功率密度。提高电源单位体积的功率容量（W/立方cm）及单位质量的功率容量（W/g），c以减少电源的体积和质量，便于用户安装、集成、移动及使用。实现高功率密度的关键是提高开关频率、减少损耗，与此相应的要求应用低损耗功率器件、高导热、高绝缘性能的绝缘材料，应用软开关电路结构。 5、高性价比、低使用维修费用。 6、环境适宜性要求。环境适宜性要求包括工作温度、储存温度范围、环境温度、对源电压品质及周围环境净化程度等。这些要求应以符合相关标准或满足合同要求为前提。 二、电气性能参数。 电源的电气性能参数通常包括电源输入特性参数、输出特性参数以及必要的附加功能。 1、源电压特性。 （1）源电压类型直流或交流。交流输入时是单相或是三相。 （2）源电压允许变化范围。源电压在此范围变化时电源给保证正常工作。通常在三相输入时取±15%的波动率。 （3）源电流。开关电源的源电流一般情况下不是正弦波，它的方均根值（有效值）是正弦波的2.12倍指出源电流是必要的，这样可以提供用户使用安装相应的配电盘。 （4）源功率因素。开关电源的源电流波形与源电压相位差的余弦与电流畸变因子的乘积即为功率因素。它反映出开关电源装置接入电网后对电网产生的影响程度，同时也影响开关电源的效率，一般功率因素PF 大于等于0.8 2、效率。电源的效率是指输入功率能传输到输出的程度，或且说输出功率与输入功率的比值。 3、源效应（电网电压调整率）是指在额定或规定的负载范围内，输入电压在规定的允许范围内变化时，引上起电压变化量与输出电压整定值之比的百分数。输入电压一般取波动下限。标称值和上限三点。测量输出电压的变化量，则源效应CV=|VoN-Vo|/VoN*100%。式中VoN为源电压在额定标称值时的输出电压，Vo 为源电压波动时的输出电压。对恒流源而言，源效应是指输出电网电压在规定的允许范围内变化时，引起输出电流变化量与输出电流设计值之比的百分数。即CC=（ΔIo/IoN）*100%。 4、负载效应（负载调整率）。是在规定的源电压（可以是标称源电压，也可以是源电压的允许下限或上限）下，负载电流从空载（也可以按产品标准规定的某一轻载）至满载变化时，引起输出的变化量与输入整定值之比的百分数。
开关电源基础介绍
（開關電源設計技術） 一、 關電源的用途 開關電源體積小、重量輕、轉換效率高，因此它被廣泛應用於電腦、通信設備、控制裝置及家用電器等電子設備中； 二、 開關電源的分類 按轉換方式可分為: ①交流/直流(AC/DC) ②直流/直流(DC/DC) ③直流/交流(DC/AC) 三大類 按變換器的基本形式可分為：①單端反激式 ②單端正激式 ③推挽式 ④橋式 ⑤半橋式 三、R.C.C變換器（Ringing Choke Converter） 1.此變換器廣泛應用於50W以下的開關電源中，它不需要自激振盪電路，結構簡單，由輸入電壓與輸出電流改變頻率。 2.工作過程： 在VT1導通TON期間，變換器TR1初級從輸入側蓄積能量，在下一次VT1截止TOFF期間, 變換器初級蓄積能量釋放給輸出負載。TOFF結束時變換器初級電壓從自由振盪返回到0V,這個電壓通過基極繞組加到開關電晶體VT1的基極，因此電晶體VT1觸發導通，進入下一個工作週期。
3.電路特點： ①改變基極電位可改變其TON/TOFF時間（占空比D） ②改變占空比D可改變輸出電流和電壓 ③占空比D較大，IC(VT1集電極電流) 較小，但VCE較高； ④占空比D較小，IC(VT1集電極電流) 較大，但VCE較低； ⑤占空比 D=TON（導通時間）/ T（工作週期）； ⑥改便輸入電壓與輸出電流可改變工作頻率； ⑦電路成本低，實用於50W以下的開關電源設計。 四、單端正激式變換器 1. 工作原理： 交流輸入電壓經過線路濾波器，再通過橋式一次整流與電容平滑濾波後變為直流電壓，此直流電壓加到開關元件上變為脈衝狀的直流電壓，此直流電壓通過高頻變壓器隔離並可變換成任意大小的直流電壓，再經二極體進行二次整流與電容平滑後變為直流輸出電壓，直流輸出電壓的一部分通過比較電路與基準電壓進行比較，其誤差電壓通過通/斷時間比例控制電路，控制開關元件的通斷時間，從而調整輸出直流電壓。
开关电源 安规要求
安规知识解读 以下如未特别说明，安规要求均指GB4943-2001 1、基本绝缘：对防电击提供基本保护的绝缘。 2、加强绝缘：除基本绝缘外施加的独立的绝缘，用于确保基本绝缘一旦失效时仍 能防止电击。 3、电气间隙（clearance）：两个导电零部件之间的最短空间距离。 4、爬电距离（creepage distance）：沿绝缘表面测得的两个导电零部件之间的最短 路径。 5、Y1电容可以认为具有加强绝缘的功能。 初—次级跨接的电容用Y1 初—地之间可用Y2电容(1.5.7.1) ?工程师设计时常见错误： 没有Y1和Y2电容的使用概念，以致初---次级之间也“不知不觉”地用了Y2电容。 6、设备的防电击保护类别： Ⅰ类设备：采用基本绝缘，而且有保护接地导体； Ⅱ类设备：采用双重绝缘，这类设备既不依靠保护接地，也不依靠安装条件的保护措施； Ⅲ类设备：SELV供电，且不会产生危险电压； 7、电源上的铭牌标示 i.电源额定值标志 1）额定电压及电流 对具有额定电压范围的设备:
100V—240V; 2.8A 100V—240V; 2.8—1.1A 200V—240V; 1.4A 对多个额定电压: 120/ 220V ; 2.4/1.2A 2)电源的性质符号: 直流——交流~(GB8898-2001) ii.制造厂商名称或商标识别标记 iii.型号 iv.符号“回”，仅对Ⅱ类设备适用。
?工程师设计时常见错误： Ⅱ类设备大标贴没有“回”字符 没有LOGO或LOGO与认证证书不是同一公司 交流输入性质用“AC”表示，不用“~”表示 具有额定电压范围或多个额定电压的设备，电流标示本应是“100V—240V; 2.8—1.1A”或“120/ 220V ; 2.4/1.2A”，错写成“100V—240V; 1.1—2.8A” 或“120/ 220V ; 1.2/2.4A” 8、保护接地和等电位连接端子标示 预定要与保护接地导线相连的接线端子 应标示符号，该符号不能用于其它接地端子。 对保护连接导线的端子不要求标示，
开关电源与线性电源的区别及用途
开关电源和线性电源的区别，各用在什么场合？ 线性电源的调整管工作在放大状态，因而发热量大，效 率低（35%左右），需要加体积庞大的散热片，而且还需要同样 也是大体积的工频变压器，当要制作多组电压输出时变压器会 更庞大。开关电源的调整管工作在饱和和截至状态，因而发热 量小，效率高（75％以上）而且省掉了大体积的变压器。但开 关电源输出的直流上面会叠加较大的纹波（50mV at 5V output typical），在输出端并接稳压二极管可以改善，另外由于开关 管工作是会产生很大的尖峰脉冲干扰，也需要在电路中串连磁 珠加以改善。相对而言线性电源就没有以上缺陷，它的纹波可 以做的很小（5mV以下）。 对于电源效率和安装体积有要求的地方用开关电源为 佳，对于电磁干扰和电源纯净性有要求的地方（例如电容漏电 检测）多选用线性电源。另外当电路中需要作隔离的时候现在 多数用DC－DC来做对隔离部分供电（DC-DC从其工作原理上来说 就是开关电源）。还有，开关电源中用到的高频变压器可能绕 制起来比较麻烦。 开关电源介绍 开关电源设计 1 电子产品，特别是军用稳压电源的设计是一个系统工程，不但要考虑电源本身参数 设计，还要考虑电气设计、电磁兼容设计、热设计、安全性设计、三防设计等方面。因为 任何方面那怕是最微小的疏忽，都可能导致整个电源的崩溃，所以我们应充分认识到电源 产品可靠性设计的重要性。 2 开关电源电气可靠性设计 2.1 供电方式的选择 集中式供电系统各输出之间的偏差以及由于传输距离的不同而造成的压差降低了供电 质量，而且应用单台电源供电，当电源发生故障时可能导致系统瘫痪。分布式供电系统因 供电单元靠近负载，改善了动态响应特性，供电质量好，传输损耗小，效率高，节约能 源，可靠性高，容易组成N＋1冗余供电系统，扩展功率也相对比较容易。所以采用分布式 供电系统可以满足高可靠性设备的要求。 2.2 电路拓扑的选择 开关电源一般采用单端正激式、单端反激式、双管正激式、双单端正激式、双正激 式、推挽式、半桥、全桥等八种拓扑。单端正激式、单端反激式、双单端正激式、推挽式 的开关管的承压在两倍输入电压以上，如果按60％降额使用，则使开关管不易选型。在推 挽和全桥拓扑中可能出现单向偏磁饱和，使开关管损坏，而半桥电路因为具有自动抗不平 衡能力，所以就不会出现这个问题。双管正激式和半桥电路开关管的承压仅为电源的最大 输入电压，即使按60％降额使用，选用开关管也比较容易。在高可靠性工程上一般选用这 两类电路拓扑。 2.3 控制策略的选择 在中小功率的电源中，电流型PWM控制是大量采用的方法，它较电压控制型有如下优 点：逐周期电流限制，比电压型控制更快，不会因过流而使开关管损坏，大大减小过载与 短路的保护；优良的电网电压调整率；迅捷的瞬态响应；环路稳定，易补偿；纹波比电压 控制型小得多。生产实践表明电流控制型的50W开关电源的输出纹波在25mV左右，远优于电 压控制型。 硬开关技术因开关损耗的限制，开关频率一般在350kHz以下，软开关技术是应用谐振
开关电源安全距离及其相关安全要求
开关电源安全距离及其相关安全要求 姓名：XXX 部门：XXX 日期：XXX
开关电源安全距离及其相关安全要求 安全距离包括电气间隙（空间距离），爬电距离（沿面距离）和绝缘穿透距离 1、电气间隙：两相邻导体或一个导体与相邻电机壳表面的沿空气测量的最短距离。 2、爬电距离：两相邻导体或一个导体与相邻电机壳表面的沿绝绝缘表面测量的最短距离。 电气间隙的决定：根据测量的工作电压及绝缘等级，即可决定距离 一次侧线路之电气间隙尺寸要求，见表 3 及表4 二次侧线路之电气间隙尺寸要求见表5 但通常：一次侧交流部分：保险丝前L- N>2.5mm L.NPE（大地） > 2.5mm保险丝装置之后可不做要求，但尽可能保持一定距离以避免发生短路损坏电源。 一次侧交流对直流部分》2.0mm 一次侧直流地对大地》2.5mm（一次侧浮接地对大地） 一次侧部分对二次侧部分》4.0mm跨接于一二次侧之间之元器件二次侧部分之电隙间隙》0.5mm即可二次侧地对大地》1.0mm!卩可 附注：决定是否符合要求前，内部零件应先施于10N力，外壳施以30N力，以减少其距离，使确认为最糟情况下，空间距离仍符合规定。爬电距离的决定： 根据工作电压及绝缘等级，查表 6 可决定其爬电距离 但通常： (1)、一次侧交流部分：保险丝前L- N>2.5mm L.N大地》2.5mm，
保险丝之后可不做要求，但尽量保持一定距离以避免短路损坏电源。 (2)、一次侧交流对直流部分》2.0mm (3)、一次侧直流地对地》4.0mm如一次侧地对大地 (4)、一次侧对二次侧》6.4mm如光耦、Y电容等元器零件脚间距w 6.4mm要开槽。 (5)、二次侧部分之间》0.5mm即可 (6)、二次侧地对大地》2.0mm以上 (7)、变压器两级间》8.0mm以上 3、绝缘穿透距离： 应根据工作电压和绝缘应用场合符合下列规定： --对工作电压不超过50V(71V交流峰值或直流值)，无厚度要求； -- 附加绝缘最小厚度应为0.4mm； -- 当加强绝缘不承受在正常温度下可能会导致该绝缘材料变形或性能降低的任何机械应力时的，则该加强绝缘的最小厚度应为0.4mm。 如果所提供的绝缘是用在设备保护外壳内，而且在操作人员维护时 不会受到磕碰或擦伤，并且属于如下任一种情况，则上述要求不适用于不论其厚度如何的薄层绝缘材料； -- 对附加绝缘，至少使用两层材料，其中的每一层材料能通过对附加绝缘的抗电强度试验；或者： -- 由三层材料构成的附加绝缘，其中任意两层材料的组合都能通过 附加绝缘的抗电强度试验；或者： -- 对加强绝缘，至少使用两层材料，其中的每一层材料能通过对加强绝缘的抗电强度试验；或者： -- 由三层绝缘材料构成的加强绝缘，其中任意两层材料的组合都能
开关电源的基本原理与分类方法
开关电源的基本原理与分类方法 开关电源是指调整功率管以开关方式进行工作的稳压电源。缩写为SPS(Switching Power Supply),开关电源的核心部分是一个直流变换器。目前开关电源向着高频、高可靠性、低功耗、低噪声、抗干扰和模 块化方向发展。开关电源现在在社会上应用越来越广泛，需求也越来越大。 电源在一个典型系统中或者在一台机器中担当十分重要的角色，电源给系统的电路提供持续、稳定的 能量，使得系统或者机器能够正常地工作。电源的好坏直接影响了系统能否正常工作。随着电源的应用和 需求越来越广泛，人们对于电源的要求也越来越高。人们对电源的效率、体积、重量、稳定性和可靠性等 方面都有了更高的要求。 开关电源正是以其效率高、体积小、重量轻、稳定性高、零负载消耗低等多方面的优势逐步取代了效 率低、又笨又重的线性电源。现在社会上出现的需要应用开关电源的仪器、机器越来越多;利用开关电源作为驱动电源的产品也层出不穷，例如LED驱动开关电源的需求量越来越多。而现代电力电子技术的发展， 特别是大功率器件IGBT和MOSFET、各类电源芯片的迅速发展，将开关电源的工作频率提高到相当高的水平，使得开关电源的转换效率不断提高。人们对于转换效率的不断要求也促使开关电源的开发技术将越来 越高。 开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输 出短路保护电路等部分构成。 开关带能源的工作原理： 首先是将交流输入电源经整流滤波成脉动直流;然后通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管，将那个直流加到开关变压器初级上;接着开关变压器次级感应出高频电压，经整流滤波供给负载;最后，输出 部分通过一定的电路反馈给控制电路，控制PWM占空比，以达到稳定输出的目的。 常见的开关电源的分类方法有下列几种： 1.按激励方式的不同可以划分为他激式和自激式。他激式开关电源电路中专设激励信号振荡器;自激式开关功率管兼作振荡管。该形式的开关电源电路结构简单, 元器件少, 可以做成低成本的开关电源。 2.按调制方式的不同可以划分为脉宽调制型、频率调整型和混合调整型。脉宽调制型保持振荡频率保 持不变, 通过调节脉冲宽度来改变输出电压的大小;频率调整型保持占空比保持不变(脉冲宽度保持不变) , 通过改变振荡频率来改变输出电压大小;混合调整型是脉冲宽度和振荡频率均可进行调节的开关电源。 3.按开关管电流的工作方式的不同可以划分为开关型和谐振型。开关型用开关晶体管把直流变成高频 标准方波, 其电路形式类似于他激式;谐振型用开关晶体管与LC谐振回路将直流变成标准正弦波, 其电路 形式类似于自激式开关电源。 4.按开关晶体管的类型的不同可以划分为晶体管型和可控硅型。晶体管型采用晶体管(包括场效应管) 作为开关功率管;可控硅型采用可控硅作为开关功率管。这种电路的特点是直接输入交流电压, 不需要一次整流部分。
开关电源元器件选型
开关电源元器件选型 A:反激式变换器: 1.MOS管:Id=2Po/Vin; Vdss=1.5Vin(max) 2.整流:Vr>Vin+(Ns/Np)*Vin(max); If≧Iout 一般取Vr=8Vout 3.缺点:就是输出纹波较大,故不能做大功率(一般≦150W),所以输出电容的容量要大. 4.优点:输入电压范围较宽(一般可做到全电压范围90Vac-264Vac),电路简单. 5.最佳控制方法:应选择电流型IC幷采用电流型控制. B:正激式变换器: 6.MOS管:Id=1.5Po/Vin; Vdss=2Vin(max) 7.整流:Vr>Vin+(Ns/Np)*Vin(max); If≧Iout 一般取Vr=3Vout 8.缺点:成本上升,如要全电压得加PFC,电路稍比反激复杂. 9.优点:纹丝小,功率可做到0~200W. 10.最佳控制方法:应选择电流型IC幷采用电流型控制. C:推挽式变换器: 11.MOS管: Id=1.2Po/Vin; Vdss=2Vin(max) 12.整流:Vr>Vin+(Ns/Np)*Vin(max); If≧Iout 一般取Vr=2Vout 13.缺点: 成本上升,如要全电压得加PFC,电路稍复杂.不太合适离线式. 14.优点: 功率可做到100W~1000W.DC-DC用此电路很好! 15.最佳控制方法:应选择电流型IC幷采用电流型控制. D:半桥式变换器: 16.MOS管: Id=1.5Po/Vin; Vdss=Vin(max) 17.整流: Vr>Vin+(Ns/Np)*Vin(max); If≧Iout 一般取Vr=2Vout 18.缺点: 成本上升,如要全电压得加PFC,电路稍复杂. 19.优点: 功率可做到100W~500W. 20.最佳控制方法:应选择电流型IC幷采用电流型控制. E:全桥式变换器: 21.MOS管: Id=1.2Po/Vin; Vdss=Vin(max)
安规元器件基础知识讲解
安规应用(开关电源部分) 2003---6---23 安规元器件： 对于本司的开关电源来说，安规元器件大体上指： 塑胶外壳、各种塑胶件、铭牌； PCB板、保险丝、温度保险丝、保险丝座（如果是塑胶的）； 压敏电阻、热敏电阻、放电管； 电感、变压器（包括BOBBIN、线材、胶纸、挡墙、铁弗龙套管等、清漆）； 光耦、X电容、Y电容； 插座、开关、AC线、AC引线； 热缩套管、PVC套管、PVC片、绝缘片、硅胶、白胶、黄胶、树脂； 风扇、继电器、温度开关； BULK电容、泄放电阻、整流桥、开关管； 对于安规关键性元器件，设计时一定要考虑其各种电气额定值，如电压、电流、工作温度、防火等级、耐压值等。电压、电流，一般工程师会注意到，但工作温度、防火等级、耐压值却往往会忽略。其实这些额定值一样是很重要的。 设计要求： 在开关电源方面，最主要的要求就是能够防火和防电击。这就需要电源有输出过压保护、过流保护、输出短路保护或过温保护，输入、输出有足够的绝缘阻抗。 输出过压保护： 要求：在开关电源正常工作情况下和单一故障以及因为这一单一故障而引发的一系列的故障的情况下，输出的电压仍保持在安规定义的安全电压以内。 注：安全电压----指的是底于60VDC或42。4Vrms值。 输出过流保护、输出短路保护、过温保护： 要求：当开关电源的输出出现异常时（如过流、短路等），开关电源内应有保护电路或保护器件在开关电源出现危险（如着火的危险、电击的危险等）之前动作，以避免危险的发生。注：判定如下： 1．所测得的变压器（和电感）的温度没有超过变压器绕组和电感允许的异常时的温度限值。2．电气间隙、爬电距离没有底于要求值以下，抗电强度测试通过。 3．测试过程中没有异常的现象发生，例如，设备起火、冒烟、流出融熔的金属等。 4．输出电压在安全电压以内。 注：绕组的温升要求： 正常时最大温度异常时最大温度A级材料100℃150℃ E级材料115℃165℃ B级材料120℃175℃
开关电源入门基本知识新手必备
目录 ：整流与滤波 (3) 13 2：并联稳压电路 (20) ：串联稳压电路 (31) 3串联稳压电路31 4：集成稳压电路 (44) 5：BUCK电路 (51) 6：BOOST电路 (65) 7：反激变换器 (75) ：正激变换器 (118) 8118
1：整流与滤波 1.1：直流稳压电源的构成 基本概念 1.2：基本概念 交流电压（电流）：幅值与方向均随时间作周期性变化的交流电压 （电流）。
1：整流与滤波 正弦交流电压（电流）：幅值与方向均随时间作正弦周期性变化的交流 有效值电压（电流）称为正弦交流电压（电流）。我们常说的交流电就是正弦交流电压或电流的简略称呼。 有效值：与交流电压（电流）热等效的直流电压（电流）直称为该交流电压（电流）的有效值。 值交流电压（电流）所达到的最大瞬时值 峰值：交流电压（电流）所达到的最大瞬时值。 频率：交流电压（电流）每秒做周期性变化的次数。 直流电压（电流）：数值大小与方向均不随时间变化的电压（电流）称为直流电压（电流）实际上方向安全可以保证不随时间而 为直流电压（电流），实际上，方向安全可以保证不随时间而 变化,但数值不可能做到一直恒定，因此，对于方向不变、数值 随时间而变的交流电压（电流）可以用一个直流电压（电流） 与一个幅值、方向随时间变化的交流电压（电流）叠加。
平均值：- t R U i o ωsin 22 = 0~π： L =o i π~2π： 2102t td R U I L AV ωωπ π sin 20 2 ) (0∫ =L L R U R U 2245.≈=π2 )(0)(045.0U R I U L AV AV ==
开关电源上各个电子元件的作用
你了解开关电源上各个电子元件的作用吗 认识你的 以往在采购配件时，是最容易被忽视的组件之一，不过其各路电压输出规格、电压稳定性、发生异常时的保护性却有相当重要的地位，因为主机内所有配件的所需电力均需由供应器供应，同时随着各硬件于不同状态下的耗电量去调节输出负载，又要兼顾长时间操作及全载输出的稳定性，而发生故障时或是负载产生异常，保护系统须立即介入，以避免过电压/电流造成装置损坏；对于全球能源吃紧，新款供应器除了上述特性外，也开始讲求提高转换效率，例如80PLUS就是代表供应器通过高效率认证的标章之一。 常见的用的功能是将输入的交流市电(AC110V/220V)，经过隔离型交换式降压电路转换出各硬件所需的各种低压直流电：、5V、12V、-12V及提供关闭时待命用的5V Standby(5VSB)。所以内部同时具备了耐高压、大功率的组件以及处理低电压及控制信号的小功率组件。 转换流程为交流输入→EMI滤波电路→整流电路→功率因数修正电路(主动或是被动PFC)→功率级一次侧(高压侧)开关电路转换成脉流→主要变压器→功率级二次侧(低压侧)整流电路→电压调整电路(例如磁性放大电路或是-转换电路)→滤波(平滑输出纹波，由电感及电容组成)电路→管理电路监控输出。
以下从交流输入端EMI滤波电路常见的组件开始介绍。 交流电输入 ■ 交流电输入 此为交流电从外部输入的第一道关卡，为了阻隔来自电力在线干扰，以及避免运作所产生的交换噪声经电力线往外散布干扰其它用电装置，都会于交流输入端安装一至二阶的EMI(电磁干扰)Filter(滤波器)，其功能就是一个低通滤波器，将交流电中所含高频的噪声旁路或是导向接地线，只让60Hz左右的波型通过。 上面照片中，中央为一体式EMI滤波器，滤波电路整个包于铁壳中，能更有效避免噪声外泄；右方的则是以小片电路板制作EMI滤波电路，通常使用于无足够深度安装一体式EMI
开关电源的PCB布线要求
开关电源的PCB布线设计 开关电源PCB排版是开发电源产品中的一个重要过程。许多情况下，一个在纸上设计得非常完美的电源可能在初次调试时无法正常工作，原因是该电源的PCB排版存在着许多问题． 0、引言 为了适应电子产品飞快的更新换代节奏，产品设计工程师更倾向于选择在市场上很容易采购到的AC／DC适配器，并把多组直流电源直接安装在系统的线路板上。由于开关电源产生的电磁干扰会影响到其电子产品的正常工作，正确的电源PCB排版就变得非常重要。开关电源PCB排版与数字电路PCB排版完全不一样。在数字电路排版中，许多数字芯片可以通过PCB软件来自动排列，且芯片之间的连接线可以通过PCB软件来自动连接。用自动排版方式排出的开关电源肯定无法正常工作。所以，没计人员需要对开关电源PCB排版基本规则和开关电源工作原理有一定的了解。 1、开关电源PCB排版基本要点 1.1 电容高频滤波特性 图1是电容器基本结构和高频等效模型。 电容的基本公式是 式(1)显示，减小电容器极板之间的距离(d)和增加极板的截面积(A)将增加电容器的电容量。 电容通常存在等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL)二个寄生参数。图2是电容器在不同工作频率下的阻抗(Zc)。
一个电容器的谐振频率(fo)可以从它自身电容量(C)和等效串联电感量(LESL)得到，即 当一个电容器工作频率在fo以下时，其阻抗随频率的上升而减小，即 当电容器工作频率在fo以上时，其阻抗会随频率的上升而增加，即 当电容器工作频率接近fo时，电容阻抗就等于它的等效串联电阻(RESR)。 电解电容器一般都有很大的电容量和很大的等效串联电感。由于它的谐振频率很低，所以只能使用在低频滤波上。钽电容器一般都有较大电容量和较小等效串联电感，因而它的谐振频率会高于电解电容器，并能使用在中高频滤波上。瓷片电容器电容量和等效串联电感一般都很小，因而它的谐振频率远高于电解电容器和钽电容器，所以能使用在高频滤波和旁路电路上。由于小电容量瓷片电容器的谐振频率会比大电容量瓷片电容器的谐振频率要高，因此，在选择旁路电容时不能光选用电容值过高的瓷片电容器。为了改善电容的高频特性，多个不同特性的电容器可以并联起来使用。图3是多个不同特性的电容器并联后阻抗改善的效果。
(完整word版)开关电源工作原理超详细解析
开关电源工作原理超详细解析 第1页：前言：PC电源知多少 个人PC所采用的电源都是基于一种名为“开关模式”的技术，所以我们经常会将个人PC电源称之为——开关电源（Switching Mode Power Supplies，简称SMPS），它还有一个绰号——DC-DC转化器。本次文章我们将会为您解读开关电源的工作模式和原理、开关电源内部的元器件的介绍以及这些元器件的功能。 ●线性电源知多少 目前主要包括两种电源类型：线性电源（linear）和开关电源（switching）。线性电源的工作原理是首先将127 V或者220 V市电通过变压器转为低压电，比如说12V，而且经过转换后的低压依然是AC交流电；然后再通过一系列的二极管进行矫正和整流，并将低压AC交流电转化为脉动电压（配图1和2中的“3”）；下一步需要对脉动电压进行滤波，通过电容完成，然后将经过滤波后的低压交流电转换成DC 直流电（配图1和2中的“4”）；此时得到的低压直流电依
然不够纯净，会有一定的波动（这种电压波动就是我们常说的纹波），所以还需要稳压二极管或者电压整流电路进行矫正。最后，我们就可以得到纯净的低压DC直流电输出了（配图1和2中的“5”）配图1：标准的线性电源设计图 配图2：线性电源的波形 尽管说线性电源非常适合为低功耗设备供电，比如说无绳电话、PlayStation/Wii/Xbox等游戏主机等等，但是对于高功耗设备而言，线性电源将会力不从心。 对于线性电源而言，其内部电容以及变压器的大小和AC市电的频率成反比：也即说如果输入市电的频率越低时，线性电源就需要越大的电容和变压器，反之亦然。由于当前一直采用的是60Hz（有些国家是50Hz）频率的AC市电，这是一个相对较低的频率，所以其变压器以及电容的个头往往都相对比较大。此外，AC市电的浪涌越大，线性电源的变压器的个头就越大。 由此可见，对于个人PC领域而言，制造一台线性电源将会是一件疯狂的举动，因为它的体积将会非常大、重量也
最新开关电源的基本要求
开关电源的基本要求
开关电源的基本要求 A：开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的道通与截止．将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压，从而产生所需要的一组或多组电压。B：开关电源就是用半导体功率器件作开关，把一种电源形态转换为另一种电源形态 电源是一切电子设备的动力源,是保证电子设备的基础部件。据相关统计，电源故障约占电子设备整机故障率的40%---50%。为此，对电源必须提出一些基本要求，包括使用性能和电气性能。 一、使用性能要求 1、高的可靠性。平均无故障工件时间MTBF是衡量电源可靠性的重要指标，在通用电源的标准中规定，可靠性指标MTBF大于等于3000h是最低要求。航空航天电源要求更高，现制造技术和工艺不断成熟，MTBF可达500000h以上。折算是78.6年。 2、高的安全性。设计出的开关电源，应该符合相关标准或规范中规定的安全性能指标要求，如绝缘要求。抗电强度要求，防人身触电要求等，以防止在极限状况或恶劣环境条件下，出现电源故障并危及人身或设备安全。 3、好的可维修性。平均故障维修时间MTTR是衡量电源可维修性的重要指标。电源出现故障时，应能用时诊断出故障现象用部位，无需使用专用工具或不需要熟练技式就能在较短时间内，排除故障、替换故障部件及模块。一般要求MTTR小于30min。这除了要求电源有故障自诊断功能外，必须采用先进的设计、制造技术和工艺，如标准化、模块化（如上板的驱动模块）、电力电子集成等设计制造工艺。 4、高的功率密度。提高电源单位体积的功率容量（W/立方cm）及单位质量的功率容量（W/g），c以减少电源的体积和质量，便于用户安装、集成、移动及使用。实现高功率密度的关键是提高开关频率、减少损耗，与此相应的要求应用低损耗功率器件、高导热、高绝缘性能的绝缘材料，应用软开关电路结构。
开关电源原理图各元件功能详解
电源原理图--每个元器件的功能详解！ FS1: 由变压器计算得到Iin值，以此Iin值(0.42A)可知使用公司共享料2A/250V，设计时亦须考虑Pin(max)时的Iin是否会超过保险丝的额定值。 TR1(热敏电阻): 电源启动的瞬间，由于C1(一次侧滤波电容)短路，导致Iin电流很大，虽然时间很短暂，但亦可能对Power产生伤害，所以必须在滤波电容之前加装一个热敏电阻，以限制开机瞬间Iin在Spec之内(115V/30A，230V/60A)，但因热敏电阻亦会消耗功率，所以不可放太大的阻值(否则会影响效率)，一般使用5Ω-10Ω热敏，若C1电容使用较大的值，则必须考虑将热敏电阻的阻值变大(一般使用在大瓦数的Power上)。 VDR1(突波吸收器): 当雷极发生时，可能会损坏零件，进而影响Power的正常动作，所以必须在靠AC输入端(Fuse之后)，加上突波吸收器来保护Power(一般常用07D471K)，但若有价格上的考虑，可先忽略不装。 CY1，CY2(Y-Cap):
Y-Cap一般可分为Y1及Y2电容，若AC Input有FG(3 Pin)一般使用Y2- Cap ，AC Input若为2Pin(只有L，N)一般使用Y1-Cap，Y1与Y2的差异，除了价格外(Y1较昂贵)，绝缘等级及耐压亦不同(Y1称为双重绝缘，绝缘耐压约为Y2的两倍，且在电容的本体上会有“回”符号或注明Y1)，此电路蛭蠪G 所以使用Y2-Cap，Y-Cap会影响EMI特性，一般而言越大越好，但须考虑漏电及价格问题，漏电(Leakage Current )必须符合安规须求(3Pin公司标准为750uA max)。 CX1(X-Cap)、RX1: X-Cap为防制EMI零件，EMI可分为Conduction及Radiation两部分，Conduction规范一般可分为: FCC Part 15J Class B 、CISPR 22(EN55022) Class B 两种，FCC测试频率在450K~30MHz，CISPR 22测试频率在150K~30MHz，Conduction可在厂内以频谱分析仪验证，Radiation 则必须到实验室验证，X-Cap 一般对低频段(150K ~ 数M之间)的EMI防制有效，一般而言X-Cap愈大，EMI防制效果愈好(但价格愈高)，若X-Cap在0.22uf以上(包含0.22uf)，安规规定必须要有泄放电阻(RX1，一般为1.2MΩ1/4W)。LF1(Common Choke): EMI防制零件，主要影响Conduction 的中、低频段，设计时必须同时考虑EMI特性及温升，以同样尺寸的Common Choke而言，线圈数愈多(相对的线径愈细)，EMI防制效果愈好，但温升可能较高。 BD1(整流二极管):
最新开关电源基础知识
开关电源基础知识
?开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的道通与截止．将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压，从而产生所需要的一组或多组电压！转华为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比50Hz高很多．所以开关变压器可以做的很小，而且工作时不是很热！成本很低．如果不将50Hz变为高频那开关电源就没有意义 ? ?开关电源大体可以分为隔离和非隔离两种,隔离型的必定有开关变压器,而非隔离的未必一定有. ? ? ? ?开关电源的工作原理是: ? ? ? ? 1.交流电源输入经整流滤波成直流; ? ? 2.通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将那个直流加到开关变压器初级上; ? ? 3.开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载; ? ? 4.输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以达到稳定输出的目的. ? ? ?
?交流电源输入时一般要经过厄流圈一类的东西,过滤掉电网上的干扰,同时也过滤掉电源对电网的干扰; ? ?在功率相同时,开关频率越高,开关变压器的体积就越小,但对开关管的要求就越高; ? ?开关变压器的次级可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头,以得到需要的输出; ? ?一般还应该增加一些保护电路,比如空载、短路等保护,否则可能会烧毁开关电源 ? ? ? ? ? ?ATX电源的主要组成部分 ? ?EMI滤波电路：EMI滤波电路主要作用是滤除外界电网的高频脉冲对电源的干扰，同时也起到减少开关电源本身对外界的电磁干扰，在优质电源中一般都有两极EMI滤波电路。 ? ? ? ?一级EMI电路：交流电源插座上焊接的是一级EMI电源滤波器电路，这是一块独立的电路板，是交流电输入后所经过的第一组电路，这个由扼流圈和电容组成的低通网络能滤除电源线上的高频杂波和同相干扰信号，
第二部分开关电源中磁元件
第二部分 开关电源中磁元件 第五章 变换器中磁芯的工作要求 在功率变换中，应用了多种磁性元件：如脉冲、功率变压器，交、直流滤波电感，交、直流互感器，EMC 滤波电感以及谐振和缓冲吸收电感等。但就磁芯工作状态主要分为四种，其代表性功率电路—Buck 变换器滤波电感、正激、推挽变压器和磁放大器中磁元件磁芯就属于这四种工作状态. 5.1 Ⅰ类工作状态－Buck 变换器滤波电感磁芯 图5.1(a)所示为输出与输入共地的Buck 变换器的基本电路。输出由R 1和R 2取样，与基准U r 比较、误差放大，然后与三角波比较，输出PWM 信号，去控制功率开关S 的导通时间。假设电路进入稳态，U o 为常数，L 为线性电感。开关S 闭合时，输入电压U i 与输出电压U o 之差加到电感L 上(图5.1(b))，续流二极管D 截止，电感中电流线性增长(图(d))，直至开关打开前，电感存储能量。当开关打开时，电感中电流趋向减少，电感产生一个反向感应电势，试图维持原电流流通方向，迫使二极管D 导通，将电感中的能量传输到输出电容和负载，电感放出能量，电感电流线性下降。电感电流增加量（ΔI =(U i - U o )T on /L ）应当等于减少量（U o T of /L ）,由此得到U o ＝T on U i /T =DU i 。 通过改变功率开关的占空度D ，就可以控制每个周期导通期间存储在电感中的能量，从而控制了变换器的输出电压。 图 5.1(d)中，电感电流在整个周期内流通（可以过零或反向），电感这种状态称为电流连续状态。电感电流的平均值，即纹波的中心值等于输出电流I o 。当输出电流下降时，电感电流的变化率没有改变，斜坡的中心值在下降。当输出电流达到变化量的一半时，斜坡的起始端达到零(图5.1(d)中虚线三角波)。这种工作状态称为电感电流临界连续。 如果再继续减少负载电流，即增大负载电阻，输出电压将要增加。负反馈电路使得功率开关导通时间减少，以保持输出电压稳定。虽然电流变化率不变，电流变化量减少。因此，在下一个导通时间到来之前电感电流已下降到 零。电感电流开始断续(图5.2)。此时，为了保持输出电压 稳定，占空度随负载电流变化很大。 在电感电流断续前，一直保持U o =DU i (D =T on /T －占空度)。由于功率开关导通压降和线圈电阻压降随输出电流减 少，导通时间轻微地改变。进入断续以后，U o =DU i 不再成立。 U (b) i (c) t i L (φo (d) 图 5.1 基本Buck 变换器及其波形图 U i 图5.2 电感电流断续波形
第二讲_开关电源的主要元器件
第二讲 开关电源中的主要元器件 元器件是构成开关电源的基础，深入了解关键元器件的性能，对于使用维护乃至设计开 关电源尤为重要。本节将对应用广泛的新型元器件作介绍。 一、 功率开关 晶闸管(SCR)于1956年问世，接着以它为核心的派生器件投入市场，而这些派生器件比SCR具有更高的额定电压和电流，以及更好的开关特性。但是它们均属半控型器件， 所以辅助电路多、效率低、工作频率低。 进入20世纪80年代，由于电力电子技术和微电子技术的应用相结合，而向市场推出了高频化全控功率集成器件。如功率MOS管、绝缘门极晶体管IGBT(或IGT)、静电感应晶体管(SIT)、场控晶闸管(MCT)等。由于这些器件不需另设辅助开关去强迫关断，故称为全控型电子器件。它们具有较高的效率和较高的工作频率，从而使开关电源整机体积变小而重量变轻，达到提高功率密度的目的。 在新一代全控型电力电子器件中，功率MOS管和静电感应晶体管(SIT)属单极型器件，它们只有一种载流子。而IGBT(或IGT)、MCT及功率集成电路(PIC)或智能功率模块(1PM)、智能开关等，为混合型器件。它们是双极型晶体管与MOS管混合，或是晶闸管与MOS器件混合。上述器件除有自关断性能外，还有如下特点： (1)在结构上由无数单元小管并联集成； (2)均为高频器件，工作频率从几千赫兹至几兆赫兹。有的频率已达10MHz以上； (3)应用性能更完善，除了有开关功能之外，有些器件还有放大、PWM调制、逻辑运算等功能。目前，高频开关电源采用的功率器件通常有：功率MOSFET、IGBT、功率MOSFET与 IGBT混合管及功率集成器件。 1、功率MOSFET 场效应管分为结型场效应管和绝缘栅型场效应管，功率场效应晶体管都是绝缘栅型场效应管。绝缘栅型场效应管是由金属氧化物、半导体组成的场效应晶体管，简称MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)，这是一种电压控制的单极型器件。功率MOSFET(VMOSFET，有时也简称VMOS)作为开关器件，其常态都是阻断状态，也就是说都是增强型的MOSFET。VMOSFET分为N沟道和P沟道两种，其中，N沟道VMOSFET的导通电流从漏极D流向源极S，而P沟道VMOSFET的导通电流从源极S流向漏极D，它们的电气图形符号如图3-2-1所示。 图3-2-1 VMOSEFT的图形符号
开关电源基础知识
开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的道通与截止．将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压，从而产生所需要的一组或多组电压！转华为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比50Hz高很多．所以开关变压器可以做的很小，而且工作时不是很热！成本很低．如果不将50Hz变为高频那开关电源就没有意义 开关电源大体可以分为隔离和非隔离两种,隔离型的必定有开关变压器,而非隔离的未必一定有. 开关电源的工作原理是: 1.交流电源输入经整流滤波成直流; 2.通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将那个直流加到开关变压器初级上; 3.开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载; 4.输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以达到稳定输出的目的. 交流电源输入时一般要经过厄流圈一类的东西,过滤掉电网上的干扰,同时也过滤掉电源对电网的干扰; 在功率相同时,开关频率越高,开关变压器的体积就越小,但对开关管的要求就越高; 开关变压器的次级可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头,以得到需要的输出;
一般还应该增加一些保护电路,比如空载、短路等保护,否则可能会烧毁开关电源 ATX电源的主要组成部分 EMI滤波电路：EMI滤波电路主要作用是滤除外界电网的高频脉冲对电源的干扰，同时也起到减少开关电源本身对外界的电磁干扰，在优质电源中一般都有两极EMI滤波电路。 一级EMI电路：交流电源插座上焊接的是一级EMI电源滤波器电路，这是一块独立的电路板，是交流电输入后所经过的第一组电路，这个由扼流圈和电容组成的低通网络能滤除电源线上的高频杂波和同相干扰信号，同时也将电源内部的干扰信号屏蔽起来，构成了电源抗电磁干扰的第一道防线。 二级EMI电路：市电进入电源板后先通过电源保险丝，然后再次经过由电感和电容组成的第二道EMI电路以充分滤除高频杂波，然后再经过限流电阻进入高压整流滤波电路。保险丝能在电源功率太大或元件出现短路时熔断以保护电源内部的元件，而限流电阻含有金属氧化物成分，能限制瞬间的大电流，减少电源对内部元件的电流冲击。 桥式整流器和高压滤波：经过EMI滤波后的市电，再经过全桥整流和电容滤波后就变成了高压的直流电。将输入端的交流电转变为脉冲直流电，目前有两种形式，一种是全桥就是把四个二极管封装在一起，一种是用4个分立的二极管组成桥式整流电路，作用相同，效果也一样。
开关电源元器件检测经验——这篇经验之谈实属惊艳(民熔)
开关电源元器件检测“秘方” 电阻 1)目视检查，来料包装应完好无破损，标识清晰; 2)色环颜色清晰易于辨认，色环颜色与标称阻值相符，引脚无氧化、发黑; 数字标注正确。 3)阻值与色环标识一致。 4)电阻无断裂，涂覆层脱落; 5)表面不可有油污、水渍及其它脏物。由运输材料引起而且能够被空气吹走的灰尘是可被接收的。 6)用万用表测量阻值。 7)用 30W 或 40W 的电烙铁对电阻器的引脚加锡，焊锡应能完全包裹住引脚为合格。 电容 1、首先确定BOM单要求的规格、容量、误差、耐压值、耐温值及误差值等是否与来料一致。 2、电容量的实际测量值(用LCR METER测量)必须在标准值±误差值范围以内。 3、电容引出脚之间的间距必须与技术资料要求一致。 4、电容商标必须清晰和完整，油漆必须鲜明，不能有污染，外形必须完整无损。
5、电容引出脚中铅锡合金电镀层颜色明亮一致不能出现斑点等氧化现迹象。 6、电容引出脚间间距为1MM以下，其带状排列必须整齐划一，不能有任何参差不齐的现象。 7、测量容量（插件电容）是否在误差范围内，确定种类、规格是否正确。 A、电解电容曾出现过波峰焊后掉皮和包错皮的现象（4.7UF/16V 包错为47UF/16V的皮），绦纶电容规格脚距来错，来错规格导致体积过大影响装配， B、常见的插件电容有电解电容、瓷片电容、金属膜电容、安规电容、绦纶电容、独石电容，检查插件电容的重点在于它的种类和规格，检查前确定应使用哪一种，然后按要求测量规格（包括体积、脚距）有条件下要试装。 8、参照BOM单用卡尺测量其直径、高度。 9、参照BOM单用稳压电源按耐值正向耐压电测。 10、用电容测试仪器测量其容量。 11、电容的正负极标识不能反、标识的容量要与实际容量一致。贴片电容： 12、检查外观注意是否有氧化和破损现象。 13、用电容表测量其容量是否与在误差范围之内。 14、对特别要求客户，如康创还应注意颜色、形状是否有不一样或与上次不一样的，如有不一样的应及时通知客户确认后使用，并通