ATX12V 电源设计指南(中文)V2.011
ATX12V
电源设计指南版本：2。01
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1、简介
2、可用文档
3、电气
3.1 交流输入
3.2 直流输出
3.3 时序
3.4 输出保护
4、机械
4.1 标签/标识
4.2 物理尺寸
4.3 气流/风扇
4.5 AC连接器
4.6 DC连接器
5、环境
5.1 温度
5.2 震动
5.3 湿度
5.4 高度
5.5 机械冲击
5.6 随机震动
5.7 声学
6、电磁兼容性
6.1 辐射
6.2 抗扰性
6.3 输入先行电流谐波和线性闪变
6.4 对地磁漏
7、可用性
8、安全
8.1 北美
8.2 国际
8.3 禁止物质
1、介绍
1.1适用范围
这份文档对符合《A TX2.03主板和机箱规范》的家用电源提供设计建议和参考规范。文档包括了在A TX规范中没有清晰地说明的细节的辅助信息，比如电源的物理尺寸、散热需求、连接器配置、相关电气和信号时序规范。
这份文档仅仅是提供便利，而没有打算取代用户的独立设计和有效活动。并没有暗示所有的A TX12V 电源都必须完全符合文档的内容。在此，设计的具体描述不可能支持所有可能的系统配置。系统电源需求大量依赖于各种应用因素（比如桌面电脑、工作站或者服务器），使用环境（如温度、线形电压）以及主板需要。
1.2ATX12V V
2.0与A TX电源的比较
这部分简要地说明了这份文档目前定义的A TX电源主要的变化。即通过12V电压调整器为CPU供电，而不再由主电源的5V提供。
1.2.1 +12VDC输出能力的增加
使用+12V的系统组件的功耗不断增加,一旦需求电流超过18A,第二路12V是需要用到的.A TX12电源的设计需要根据+12VDC电流的增长来调整.
1.2.2 最小效率
最小测量效率要求是在满负载和典型负载(50%负载)下为70%,轻负载(20%负载)下为60%.新的推荐指导已经被增加是为了给未来要求提供方向.
1.2.3 电源主输出插座
2X10PIN的主输出插座改为2X12PIN插座来替代.这主要是为了提供PCIE 75W功率的要求,PIN脚信号是基于SSI建议的.
因为12V,5V,3.3V的增加,则辅助功率输出插座就不再需要,其指引相应就去除.
1.2.4 为满足电流限制,分解出12V2电压在2X2输出插座上
在2X2输出插座上的12V是为了符合UL和EN60950要求而分解出来的.
2、应用文档
下面的文档作为设计指导的参考材料。
3、电气
除非特别说明，下面的电气要求必须满足第五部分的环境要求。
3.1. AC 输入
表一列出了持续操作时输入电压和频率需要。电源输入电压应该支持两种电压输入，包括100-127V AC和200-240V AC。可以通过手动或者自动调节来选择正确的电压范围。电源可以自动恢复由于AC电压降低。电源应该在90V AC电压下，峰值功率负载时依然正常启动。
表1 交流输入范围
3.1.1 输入过流保护
电源应该为过流保护设置主保险丝熔断电路以保护电源，满足安全需要。保险丝应该是慢熔断型或者等同功能以预防突然性的损害.
3.1.2. 浪涌电流限制
开机时最大浪涌电流（在AC正弦任意点开机）包括并不限于三相电路，应该限制在输入线材, AC开关(如果可能)、整流桥、保险丝、EMI滤波器件能承受的浪涌水平。反复开关环路，AC输入电压不应损坏电源或者导致保险丝烧断。
3.1.3. 输入欠压
当输入电压低于表1中最小规定时，电源应当通过保护电路保护避免电源损坏。
3.1.
4. 调整
3.1.5. 重大事故保护
部件故障发生，电源不能出现下面的任何现象：
●火焰
●冒烟
●电路板烧焦
●电路板导线熔断
●刺耳的噪音
●烧熔的物质泄露
3.2. 直流输出
3.2.1. 直流电压调整
当输出端所有负载值在下面负载、环境等状况下时，直流输出电压应该保持在如表2所示的合理范围内。在任何稳定状态温度和第5部分操作环境下持续工作时，应当保持在电压调整限制。
表2 直流输出电压范围
⑴.+12VDC在峰值负载时稳压度可达到±10%;
⑵.电压误差是在主输出插座和SA TA是被要求.
3.2.2. 远程感应
+3.3VDC输出应当提供远程感应以补偿电压下降。默认感应应该连接到主电源接口的13针。电源通过远程感应线保持直流电压下降到最小值,远程感应线电流不超过10毫安电流。
3.2.3. 典型电源分配
直流输出功率需求和分配对具体的系统和应用而不同。主要依赖包括处理器数量和类型、内存、扩展槽、外围设备以及对高级图形卡的支持和其他因素。设计者的最终责任取决于与给定目标产品和市场。
表3至表5和图1至图3提供了电源分配以及交叉负载图的例子。这并不是指所有的电源必须符合这个表格，也不是所有的电源在任何系统配置中都必须满足表中的信息。
峰值电流持续时间最大17秒，并且每分钟不超过一次。12V1DC和12V2DC分开是为满足240V A安规要求
12V2支持处理器的功率要求且也要符合电流限制要求. 图1 250W配置的交叉负载
峰值电流持续时间最大17秒，并且每分钟不超过一次。12V1DC和12V2DC分开是为满足240V A安规要求
12V2支持处理器的功率要求且也要符合电流限制要求. 图2 300W配置的交叉负载
峰值电流持续时间最大17秒，并且每分钟不超过一次。12V1DC和12V2DC分开是为满足240V A安规要求
12V2支持处理器的功率要求且也要符合电流限制要求. 图1 350W配置的交叉负载
表6 400W ATX12V电源典型分配
注：3.3V与5V联合输出不超过120W
峰值电流持续时间最大17秒，并且每分钟不超过一次。
12V1DC和12V2DC分开是为满足240V A安规要求
12V2支持处理器的功率要求且也要符合电流限制要求.
图2 400W配置的交叉负载
3.2.
4. 输出限制/危险输出水平
在正常或者过载条件下，任何条件下都不能有某路输出持续提供240V A电能，包括短路，参考UL 1950/CSA 950/EN 60950/IEC 950。
3.2.5. 效率
3.2.5.1. 综述
电源在满载情况下应当达到70%的效率，典型负载情况下应当达到70%的效率，轻载情况下应当达到60%的效率。电源效率测试应当在正常电压条件下（115V AC或230V AC）、表7和表8负载条件下以及第5部分定义的温度和操作条件下进行。表8中所示的测试效率的负载条件代表一个满载，一个50%负载和一个20%负载。
表7 最小效率与负载
表8 效率测试负载表
3.2.5.2. 能源之星
电源的“能源之星”效率需求依赖系统配置。在低电源/睡眠状态（S1或S3）下，系统应当确保电源与表8中一致。
表8 能源之星输入电力消耗
3.2.5.3. 其他低耗系统需求
为了电源的低耗待机设计下面提供了一些通行的指导。需求将会随地理区域以及最终用户的不同而不同。
为了满足“蓝色天使（Blue Angel）”、RAL-UZ、美国总统执行法案13221、未来的EPA，以及其他低耗系统需求，+5VSB待机电源应当尽可能提高效率。待机效率在最小100毫安负载下，应当超过50%。
3.2.6. 输出纹波/杂讯
在3.2.3部分负载范围和3.1部分电压条件下，输出纹波/杂讯要求应当满足表10要求。
纹波/杂讯是一种周期性或者随机超过10Hz到20MHz频宽的信号。测试时应该采用20MHz 频段的示波器。输出端并联一个0.1uF的钽电容和一个10uF的电解电容模拟系统负载。见图85。
表10 直流输出纹波/杂讯
3.2.7. 瞬间响应特性
表11概述了每路预期输出瞬间响应步长。响应负载上升斜率为1.0A/us。
表11.直流输出瞬间响应
例如，+5V额定输出为18A，瞬间反应步长为30%×18A=5.4A
输出电压应该保持在3.2.1部分稳压限制的范围内，在从任何稳定负载向表11中的状况改变时，电源应该保持稳定。
●+12V、+5V、+3.3V输出同步负载步长（所有步长发生在同一方向）
●负载变化重复频率50Hz至10KHz
●交流输入范围符合3.1部分
●容性负载符合表12
3.2.8. 电容性负载
电源应当在下面直流输出电容性负载下能开机和正常工作。电容性负载通常被用于检查电源稳定性但不应包含杂讯测试。
表12 输出电容性负载
3.2.9. 闭合环路稳定性
电源应当在所有线性电压，所有负载以及瞬态负载条件下，包括容性负载时无条件保持稳定。在最大和最小负载中，推荐45度相位失真和10dB增益余量。
3.2.10 +5VDC和+3.3VDC 供电顺序（Power Sequencing）
在开机和正常工作时，+12V和+5V输出级别必须等于或者大于+3.3V。+12V或+5V输出达到其最小调整水平与+3.3V输出达到其最小调整水平的时间应该小于20毫秒。
3.2.11. 电压保持时间
当电压输入突然中断，在输入115V AC/47HZ和230V AC/47HZ时，电源必须保持3.2.1部分中定义的稳定输出。最大保持不小于17毫秒。
3.3. 时序/控制
3.3.1. PWR_OK
PWR_OK是一个“POWER GOOD”信号。如果电源判断PWR_OK为高电位，则表示+12V、+5V、+3.3V输出电压在3.2.1中定义的电压范围，变换器则要储存足够的能量来保证电源的持续工作，同时要能满足保持时间至少应该符合规范3.2.11定义的“电压保持时间”。相反，当+12V、+5V、+3.3V任何一个输出电压降到3.2.1中定义的电压范围以下，或者主电源被关断足够长的时间，即超过关机警告时间，PWR_OK将处于低电位状态。PWR-ON的电气和时序特征如表12和图6所示。
表12 PWR-OK信号特征
3.3.2. PS_ON#
PS_ON#是一个与TTL（Transistor-Transistor Logic 晶体管-晶体管逻辑电路）兼容的低活跃信号，允许主板通过软开关机、网络唤醒、MODEM唤醒等远程控制电源。当PS_ON#使TTL为低电平，电源将打开+12VDC，+5VDC，+3。3VDC和-12VDC四路直流主输出，当PS-ON#使TTL为高电平或者开路，直流输出不能提供电流而被控制在对地为零电位状态。PS_ON#不会影响+5VSB输出，只要有交流输入，+5VSB总是保持可用状态。表14列出了PS_ON#信号特征。
电源应提供一个内部动作使TTL成为高电位，同时电源也应对PS_ON#提供反弹消除电路，以防止当机械开关动作使电源启动时，PS_ON#信号产生震荡。这个直流输出有效电路必须符合安全低电压特性。
当输出信号衰减时间在10ms至100ms范围时，PS_ON#若被有效脉冲驱动,电源将不会成为锁定状态.
3.3.3. +5Vsb
+5Vsb是一个待机电源输出，只要有交流出入，+5Vsb就保持活动状态。当五个主要直流输处在无效状态时，+5Vsb为电路提供电源。应用包括软件控制、网络唤醒、MODEM唤醒、干扰侦测、或者挂起状态等。
+5Vsb输出应当能提供最小2.0A电流给外部线路,且电压在+5V±5%中.在“唤醒”操作时，电源必须能提供电力需要。如果使用扩展USB设备，则峰值电流可能达到2.5A，但持续时
间不超过500ms。
不管+5VSB输出额定电流是多大都需要有过流保护。这能确保电源如果电路电流超过最大值而不会被损坏。
3.3.
4. 开机时间
开机时间定义为从PS_ON#被拉低至+12V、+5V、+3.3V输出电压处在3.2.1中规定的电压范围以内时之间的时间。开机时间应当小于500ms。
+5VSB应当在有效交流电压提供后允许有最大为2秒的开机时间。
3.3.5. 上升时间（rise time）
输出电压从额定电压的≤10%上升到3.2.1中定义的电压范围以内的时间应该保持在0.1ms 到20ms内(0.1mS≤T2≤20Ms)。
在负载符合3.2.3部分要求时，每路直流输出从稳压范围内设置点的10%上升到90%的过程中，上升曲线必须是平滑和连续的斜面。在爬升时间的10%-90%区段期间，平滑开机要求开机波形必须是正波形，并且数值在0V/ms和[正常输出电压/0.1]V/ms之间。在10%-90%爬升时间波形图中，对任意5ms的片段，此波形片段的两点间也应该是一条直线且倾斜度≧[正常输出电压/20]V/ms。
3.3.6. 开机/关机过冲（overshoot）
当输入电压在3.1部分规定的输入电压范围内时，输入电压开/关，或者PS_ON开/关，输出电压过冲不会超过正常电压值的10%。并且任何输出在开和关时，不应产生相反极性的电压。
3.3.7. 停机后重启
如果电源由于输出故障导致关机，电源必须在错误被排除后才可以返回正常操作，并且PS_ON#（或AC输入）循环开关，最小关断时间为1秒。
3.3.8. 交流输入关断后的+5VSB
在AC输入关断后，+5VSB待机电压输出应当保持在一个稳定状态值，最小保持时间如3.2.11规定的最小值，直到输出电压开始下降。下降应当自然单调递减逐渐达到0.0V。随着AC 的关断而不应出现电压的波动。
3.4. 输出保护
3.4.1. 过压保护
过压保护感应电路以及基准和调整控制电路以及基准应该是独立分开的。任何或者所有输出没有单点错误导致持续的过压状况。电源应该在过压保护时，提供关机锁定模式。如表15
表14 过压保护
3.4.2. 短路保护
输出短路指任何输出阻抗小于0.1ohms。电源在+12VDC、+5VDC、+3.3VDC输出对地短接或者对其他某路短接时，电源应当关机或者锁住。+12V1DC和+12V2DC应当分开进行短路和过载保护.主输出和+5VSB之间短路不应导致任何对电源的损坏。短路负电压时,电源不应关机或锁住或反弹.+5VSB必须满足不确定性的短路，但是当短路被排除，电源应该自动恢复或驱动PS_ON#。在3.1部分规定的条件下，电源应该能承受连续性的短路状态对电源组件（如元器件、PCB板、连接器）不产生损坏和过应力。任何输出最大短路功率不超过240V A，这是参考IEC 60950的安规要求。
3.4.3. 空载操作
当所有直流输出连接器都未连接到负载时，电源不会发生损坏或者危险。电源可以锁定到关机状态。
3.4.4. 过流保护
用于每路测试的过载电流，在达到或者超过240V A之前，将会使输出失效。在实际测试中，过流保护应从满载开始以10A/S的速度逐渐上升。
3.4.5. 过温度保护
电源可能包含过温度保护感应器，能在预先设置的温度点触发和关闭电源。像这种过温现象一般是由于内部过载或者风扇散热失效引起。如果保护功能是非锁定的，那么它应有迟滞作用建立来避免电源打嗝现象。
3.4.6. 输出旁路
输出地可连接电源机壳。这个输出地将通过系统元器件连接到系统机壳。
4. 物理性能
4.1. 标签/标示
●制造厂商信息：制造厂商名称、产品型号、日期码等，可读式的文本或者条码格式
●额定AC输入工作电压（100-127V AC或者200-240V AC）以及符合安全机构认证的额定
电流（第八部分）
●直流输出电压和额定电流
●用英文、德文、法文、中文、日文标示的警示文字（“不要打开机壳,需专业人士操作.
里面没有用户需要的组件”）。
4.2. 物理尺寸
电源应装在机壳内并符合图8和图9中标示的物理外观。
图8 非顶部排风的电源外型规格
图9. 要求顶部排风的电源外型规格
4.3. 气流/风扇
《A TX规范》允许电源风扇的位置、出风方向、转速和排风方式等有多种变化，这也经常让人们迷惑。设计者对电源散热方案的选择取决于最终系统应用的要求。但至少，设计必须确保电源本身可靠与安全。
风扇位置/方向。通常，电源机壳内的热风通过后面的电源风扇散热是一种最有利、最普通、应用最广泛的空气流通解决方案。其他的解决方案也允许，包括顶部散热如图5和电缆端散热如图4和图5。一些系统设计者可能还采用另外的方式来满足系统散热需要。
风扇尺寸/转速。典型情况是采用80mm或者更大的风扇以提供足够的冷空气。准确的风扇流量是根据应用和最终环境不同而需求不同，一般需要25-35CFM的风量。
对用户或者对噪音敏感的应用，推荐使用温度感应风扇转速调整电路，以平衡系统温度和噪音水平。这个电路能感应内部散热片温度和（或）进入的环境空气的温度，来调整风扇转速，保证电源和元器件的温度在规定范围内。电源和系统设计者都清楚地意识到电源和系统温度对控制电路响应曲线和风扇尺寸的依赖，因此都很仔细地规范它们。
气的自然对流。
排风。通常，在电源机壳需要更多的排风来减少气流阻碍，提升散热能力。进风和出风口应尽可能足够大、开放，并且要没有障碍，以免阻碍空气的流动或者产生强噪音。具体来说，避免在进风或出风口0.5英寸范围内有任何物体。通常用金属线网格来代替模压金属通风口提供气流和减少噪音。
有三个对以上风口的指导的警示：
●开孔设计必须满足第8部分描述的安全需要
●更大的开孔会减少EMI屏蔽性能（见第6部分）
●不合适的出风位置是有害的，会造成气流无法直接流过需要散热的区域
《A TX 规范》提供了2个电源和系统内部的出风可选方案：
●如图8所示，出风口为电源本身提供了最有效的气流通道，能直接对任何系统组件散热。
这种出风方式通常在电源尾部抽风。
●如图9的出风口允许设计者更直接地让气流通过系统组件比如处理器和主板核心部件，
间接地对所有部件通过单个风扇散热。电源风扇位置和方向在这里都不同。要在减少系统成本和减少设计应用间取得折中。
4.4. 交流连接器
交流输入插座应是IEC320或等价型号。作为显示开关，IEC320插座可以被用来作为主要连接地断开。
4.5. 直流连接器
图10显示了典型A TX电源直流线缆连接器的外观和针脚定义。
所有输出电缆必须符合最小额定温度80℃，300V直流，元件材质要求符合应用或被（A VLV2），CN认可。
对电缆长度没有具体要求，主要取决于所用到的机箱、主板和外围设备。理想情况是，电缆应该足够短，以使电阻和气流阻力最小，并简化生产；同时，也必须足够长，以使所有需要的连接都不需要扩展（这可能会导致运输或使用过程中连接断开）。对电源推荐最小电缆长度+12V是280mm，其他最小为250mm。尺寸是指出电源机壳的点到第一个连接器的长度。
注：
2*3可选连接器在A TX2.03规范中被设计指南忽略，这次此连接器信号更加被严格定义了。
4.5.1. AXT主电源连接器
连接器：MOLEX插座：24PIN Molex Mini-Fit Jr. PN# 39-01-2240或对等型号
（与之配合的主板连接器采用MOLEX 44206-0007或对等型号）
除了+3.3V的感应回馈信号线，即Pin13采用22A WG电缆外，其余都建议使用18A WG。对300W电源，推荐所有+12VDC、+5VDC、+3.3VDC、地线都采用16A WG。
4.5.2. +12V电源连接器
连接器：MOLEX 39-01-2040或对等型号（相匹配的主板接口是MOLEX 39-29-9042或对等型号）
4.5.3. 外围设备连接器
连接器：AMP 1-480424-0或MOLEX8981-04P或对等型号
接口插座：AMP 61314-1 或对等型号
4.5.5. 串行ATA电源连接器
这是系统带有SA TA设备的必须要的连接器。
SA TA电源连接器的细节要可以查询“串行A TA：告诉串行A T连接”第6.3部分“线缆和连接器规范”。https://www.360docs.net/doc/d111968134.html,/
装配：MOLEX 88751或对等型号
高速PCB设计指南
高速PCB设计指南 第一篇 PCB布线 在PCB设计中，布线是完成产品设计的重要步骤，可以说前面的准备工作都是为它而做的，在整个PCB中，以布线的设计过程限定最高，技巧最细、工作量最大。PCB布线有单面布线、双面布线及多层布线。布线的方式也有两种：自动布线及交互式布线，在自动布线之前，可以用交互式预先对要求比较严格的线进行布线，输入端与输出端的边线应避免相邻平行，以免产生反射干扰。必要时应加地线隔离，两相邻层的布线要互相垂直，平行容易产生寄生耦合。 自动布线的布通率，依赖于良好的布局，布线规则可以预先设定，包括走线的弯曲次数、导通孔的数目、步进的数目等。一般先进行探索式布经线，快速地把短线连通，然后进行迷宫式布线，先把要布的连线进行全局的布线路径优化，它可以根据需要断开已布的线。并试着重新再布线，以改进总体效果。 对目前高密度的PCB设计已感觉到贯通孔不太适应了，它浪费了许多宝贵的布线通道，为解决这一矛盾，出现了盲孔和埋孔技术，它不仅完成了导通孔的作用，还省出许多布线通道使布线过程完成得更加方便，更加流畅，更为完善，PCB 板的设计过程是一个复杂而又简单的过程，要想很好地掌握它，还需广大电子工程设计人员去自已体会，才能得到其中的真谛。 1 电源、地线的处理
既使在整个PCB板中的布线完成得都很好，但由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰，会使产品的性能下降，有时甚至影响到产品的成功率。所以对电、地线的布线要认真对待，把电、地线所产生的噪音干扰降到最低限度，以保证产品的质量。 对每个从事电子产品设计的工程人员来说都明白地线与电源线之间噪音所产生的原因，现只对降低式抑制噪音作以表述： （1）、众所周知的是在电源、地线之间加上去耦电容。 （2）、尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关系是：地线＞电源线＞信号线，通常信号线宽为：0.2～0.3mm,最经细宽度可达0.05～0.07mm,电源线为1.2～2.5 mm 对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路, 即构成一个地网来使用(模拟电路的地不能这样使用) （3）、用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。或是做成多层板，电源，地线各占用一层。 2 数字电路与模拟电路的共地处理 现在有许多PCB不再是单一功能电路（数字或模拟电路），而是由数字电路和模拟电路混合构成的。因此在布线时就需要考虑它们之间互相干扰问题，特别是地线上的噪音干扰。 数字电路的频率高，模拟电路的敏感度强，对信号线来说，高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件，对地线来说，整人PCB对外界只有一个
高效率开关电源设计实例.pdf
高效率开关电源设计实例--10W同步整流B u c k变换器 以下设计实例中，包含了各种技巧来提高开关电源的总体效率。有源钳位和元损吸收电路的设计主 要依靠经验来完成的，所以不在这里介绍。 采用新技术时必须小心，因为很多是有专利的，可能需要直接付专利费给专利持有人，或在购买每 一片控制IC芯片时，支付附加费用。在将这些电源引入生产前，请注意这个问题。 10W同步整流Buck变换器 应用 此设计实例是PWM设计实例1的再设计，它包括了如何设计同步整流器(板载的10W降压Buck 变换器)。 在设计同步整流开关电源时，必须仔细选择控制IC。为了效率最高和体积最小，一般同步控制器在 系统性能上各有千秋，使得控制器只是在供应商提到的应用场合中性能较好。很多运行性能的微妙 之处不能确定，除非认真读过数据手册。例如，每当作者试图设计一个同步整流变换器，并试图使 用现成买来的IC芯片时，3／4设计会被丢弃。这是因为买来的芯片功能或工作模式往往无法改变。 更不用说，当发现现成方案不能满足需求时，是令人沮丧的(见图20的电路图)。 设计指标 输入电压范围： DC+10～+14V 输出电压： DC+5.0V 额定输出电流： 2.0A 过电流限制： 3.0A 输出纹波电压： +30mV(峰峰值) 输出调整：±1％ 最大工作温度： +40℃ “黑箱”预估值 输出功率： +5.0V*2A=10.0W(最大) 输入功率： Pout/估计效率=10.0W／0.90=11.1W 功率开关损耗 (11.1W-10W) * 0．5=0.5W 续流二极管损耗： (1l.lW-10W)*0.5=0.5W 输入平均电流 低输入电压时 11.1W／10V=1.1lA 高输入电压时： 11.1W／14V=0．8A 估计峰值电流： 1．4Iout(rated)=1．4×2．0A=2．8A 设计工作频率为300kHz。
Maxim最新版本电源设计指南
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开关电源设计与制作
《自动化专业综合课程设计2》 课程设计报告 题目：开关电源设计与制作 院（系）：机电与自动化学院 专业班级：自动化0803 学生姓名：程杰 学号：20081184111 指导教师：雷丹 2011年11月14日至2011年12月2日 华中科技大学武昌分校制
目录 1．开关电源简介 (2) 1.1开关电源概述 (2) 1.2开关电源的分类 (3) 1.3开关电源特点 (4) 1.4开关电源的条件 (4) 1.5开关电源发展趋势 (4) 2．课程设计目的 (5) 3．课程设计题目描述和要求 (5) 4．课程设计报告内容 (5) 4.1开关电源基本结构 (5) 4.2系统总体电路框架 (6) 4.3变换电路的选择 (6) 4.4控制方案 (7) 4.5控制器的选择 (8) 4.5.1 C8051F020的内核 (8) 4.5.2片内存储器 (8) 4.5.312位模/数转换器 (9) 4.5.4 单片机初始化程序 (9) 4.6 输出采样电路 (10) 4.6.1 信号调节电路 (10) 4.6.2 信号的采样 (11) 4.6.3 ADC 的工作方式 (11) 4.6.4 ADC的程序 (12) 4.7 显示电路 (13) 4.7.1 显示方案 (13) 4.7.2 显示程序 (14) 5．总结 (16) 参考文献 (17)
1．开关电源简介 1.1开关电源概述 开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。它运用功率变换器进行电能变换，经过变换电能，可以满足各种对参数的要求。这些变换包括交流到直流(AC-DC，即整流)，直流到交流(DC-AC，即逆变)，交流到交流(AC-AC，即变压)，直流到直流(DC-DC)。广义地说，利用半导体功率器件作为开关，将一种电源形式转变为另一种电源形式的主电路都叫做开关变换器电路；转变时用自动控制闭环稳定输出并有保护环节则称为开关电源（SwitchingPower Supply)。 将一种直流电压变换成另一种固定的或可调的直流电压的过程称为DC-DC交换完成这一变幻的电路称为DC-DC转换器。根据输入电路与输出电路的关系，DC-DC 转换器可分为非隔离式DC-DC转换器和隔离式DC-DC转换器。降压型DC-DC 开关电源属于非隔离式的。降压型DC-DC转换器主电路图如1： 图1 降压型DC-DC转换器主电路 其中，功率IGBT为开关调整元件，它的导通与关断由控制电路决定；L和C为滤波元件。驱动VT导通时，负载电压Uo=Uin，负载电流Io按指数上升；控制VT关断时，二极管VD可保持输出电流连续，所以通常称为续流二极管。负载电流经二极管VD续流，负载电压Uo近似为零，负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小，通常串联L值较大的电感。至一个周期T结束，在驱动VT导通，重复上一周期过程。当电路工作于稳态时，负载电流在一个周期的初值和终值相等。负载电压的平均值为：
高效率开关电源设计实例
高效率开关电源设计实 例 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
高效率开关电源设计实例--10W同步整流B u c k变换器 以下设计实例中，包含了各种技巧来提高开关电源的总体效率。有源钳位和元损吸收电路的设计主要依靠经验来完成的，所以不在这里介绍。 采用新技术时必须小心，因为很多是有专利的，可能需要直接付专利费给专利持有人，或在购买每一片控制IC芯片时，支付附加费用。在将这些电源引入生产前，请注意这个问题。 10W同步整流Buck变换器 应用 此设计实例是PWM设计实例1的再设计，它包括了如何设计同步整流器()。 在设计同步整流开关电源时，必须仔细选择控制IC。为了效率最高和体积最小，一般同步控制器在系统性能上各有千秋，使得控制器只是在供应商提到的应用场合中性能较好。很多运行性能的微妙之处不能确定，除非认真读过数据手册。例如，每当作者试图设计一个同步整流变换器，并试图使用现成买来的IC芯片时，3／4设计会被丢弃。这是因为买来的芯片功能或工作模式往往无法改变。更不用说，当发现现成方案不能满足需求时，是令人沮丧的(见图20的电路图)。 设计指标 输入电压范围： DC+10～+14V 输出电压： DC+ 额定输出电流： 过电流限制： 输出纹波电压： +30mV(峰峰值) 输出调整：±1％ 最大工作温度： +40℃ “黑箱”预估值 输出功率： +*2A=(最大) 输入功率： Pout/估计效率=／= 功率开关损耗* 0．5= 续流二极管损耗：*= 输入平均电流 低输入电压时／10V= 高输入电压时：／14V=0．8A 估计峰值电流： 1．4Iout(rated)=1．4×2．0A=2．8A 设计工作频率为300kHz。
一款高效率数字模块电源的设计研究_方超
图1基于UCD3138的数字电源硬件电路系统框图 本文以TI 公司的针对隔离式DC ／DC 电源专用控制芯片 UCD3138作为研究对象，介绍了其数字控制特点，并以其为控制核心设计了一款36V～72V 直流输入，12V 直流输出，满载30A ，带同步整流的数字控制DC ／DC 全桥变换器，峰值效率可达94％以上。 1UCD3138数字控制器的主要特点 UCD3138是TI 公司最新推出的隔离电源专用的数字控制 芯片，采用了将环路补偿控制与监控通信分离的优化硬件架构，解决了控制系统与通信系统抢用MCU 资源的矛盾。 UCD3138的内核上含有三个独立的数字控制环路外设，也被称为数字电源外设（DPP ），每个DPP 执行一个高速数字控制环路，此环路由一个专用的差分模数转换器（EADC ）、一个基于双极点双零点数字补偿器PID 和具有250ps 脉宽分辨率的DPWM 输出组成。它们相互协作产生PWM 波输出，工作时无需微控制器参与，节省了MCU 的资源。 实时监控、配置外设与通信管理是由31．25MHz 、32位ARM7TDMI－S 精简指令微控制器实现的。它支持整合数字电源设计图形用户界面（GUI ）。用户可利用GUI 开发界面，通过PMBUS 总线，与UCD3138互联，监控电源工作状态，配置外设寄存器，即可调整控制环路的PID 参数，也可调整输出电压，开关 频率等相应的寄存器，故可在降低成本与功耗的同时简化开发。 该控制器还包含12位、267ksps 、14通道的通用ADC ，定时器，中断控制，JTAG 调试和PMBus （电源业界的通讯标准）以及UART 通信端口。 UCD3138有40引脚和64引脚两个版本，功能差异不大， 只是功能外设的数量上有些增减，综合本设计的需求，本文选用 40引脚，6mm *6mm 大小的UCD3138RHA 作为主控芯片。2数字电源系统设计 本文的设计目标为36V～72V 直流输入，12V 直流输出，满载30A ，开关频率200kHz 带同步整流的数字控制DC ／DC 全桥变换器。基于UCD3138的数字电源硬件电路系统框图如图1 所示，可分为功率回路和控制系统两部分。 2．1功率回路设计 主功率回路是全桥PWM DC ／DC 变换器，主要由全桥式 逆变器、高频变压器、输出同步整流器和直流滤波器组成，属于一种直流－交流－直流变换器。综合考虑输入输出电压范围，变压器的匝比选为5:2:2。 （1）输出滤波电感设计 输出滤波电感的取值主要取决于输出电流纹波△I O ，一般取为最大输出电流的20％，故L 的取值应满足： L ≥U in N D （1－2D ）T S △I O 其中，U in 为输入电压，N 为变压器原副边匝比，D 为占空比，T S 为功率管开关周期。最终择优选取L＝2．2。 （2）输出电容设计 输出电容的容值主要影响到输出电压纹波△U O ，纹波大小应低于输出电压的0．5％，故C 应满足：C ≥LI O △I O O 式中，U O 、I O 分别为电源的输出电压、输出电流。同时，为降低输出电压中的低频和高频谐波，输出电容采用4个220μF 钽电容，6个47μF 瓷介电容并联。 （3）主功率管和同步整流管的选择 依据输入、输出电压、电流及开关频率等因素，在预留安全 一款高效率数字模块电源的设计研究 方 超 张 强 谢君甫（中航工业雷华电子技术研究所，江苏无锡214063） Digitally Controlled High Efficiency Modular Power Supply 摘要：数字控制的模块电源具有高效率、高功率密度等诸多优点，是当前电源技术的研究热点。分析了TI 公司最新推出的隔离型电源专用数字控制芯片UCD3138的特点，并以其为控制环路核心，设计了一款带同步整流的数字控制全桥DC ／ DC 变换器。最后搭建模块电源样机，验证了设计的有效性，电源峰值效率可达94％以上。 关键词：UCD3138，DC－DC 变换器，数字控制，同步整流 Abstract :This paper analys the features of highly integrated digital controller UCD3138for isolated power launched by TI recently．A digital controlled full－bridge DC ／DC converter with synchronous rectifier based on UCD3138is designed．The real prototype is fabricated,and the experimental results verified the rationality of design method．High efficiency up to 94％can be obtained． Keywords :UCD3138,DC－DC converter,digital control,synchronous rectification 一款高效率数字模块电源的设计研究 148
LED模块开关电源设计原理
Power Logics Co., Ltd. High PF/AC Direct LED Driver LID-PC-R101B Features ? Wide input range : maximum AC 300V ? LED protection by constant current driving and power compensation ? Drive max. 40W @ 220V, max. 30W @ 110V in 25mm x 30mm x 1.6mm metal PCB condition ? Adjustable efficiency and power factor by LED array and group configuration ? Tap switching structure to implement high power factor ? 83% typical efficiency, minimum power factor 0.95 using 1tap ? No EMI issue ? Small package MLF 20pin, 7mm x 7mm ? Implementation of light and slim lighting fixture by minimizing necessary components Applications. ? Various kind of LED lighting ? Small size LED lighting – Down light, Bulb, etc General Description PC-R101B includes circuits which provide load with constant current and adjust LED power so as to be less sensitive to change of input voltage and protect LED from overloads. Also it helps to achieve high power factor by internal switching circuits and LED group separation scheme. Consequently, PC-R101B is a LED driver guarantees effective use of LEDs which are sensitive to the change of voltage and current. LED drivers generally used such as SMPS or AC/DC converter include switching component and inductors, capacitors of large capacity. These cause complex circuit and problems of noise and life of lighting apparatus. On the contrary, this driver is designed as AC direct concept without complicated circuit and huge inductors, capacitors. Therefore it helps to prolong the life of lighting apparatus and make it free from difficulties of design and debugging. Especially, using properly designed tap structure supported by this driver, it ensures over 0.99 power factor. Total three LED groups are able to be set up connecting with two tap point (TP1, TP2) and power factor will be improved by applying this tap structure interlocked with LED groups. In addition, it
电源设计规范
整车电负荷设计规范 编制_______________ 校对_______________ 审核—批准 北汽福田汽车股份有限公司 汽车工程研究院 电子电器中心
、发动机、发电机基本状态 X X发动机匹配额定电流时发电机特性曲线（见下图一、根据具体的发动机匹配的发电机的特性曲线）： 图一（发电机特性曲线）
编号 BJ X X X系列车型整车电负荷设计规范一—J_e_-——— ------------- 共3 页第2页 二、发电机的功率确定 按以下两个方面确定发电机的功率： 1、发电机对应发动机怠速输出电流最低限度应超过永久及长期耗电器的耗电电流的1.1~1.3 倍。考虑倍乘因子后，即使短途行驶、发动机空转也可保证蓄电池充分充电； 2、发电机额定电流应大于永久及长期耗电器、短期耗电器耗电电流之和。 三、整车电气设备功率与发电机的功率平衡计算 1、按用电器耗电功率加权计算（参考Robert Bosch公司的倍数规则）
2、按爬长坡极限工况下用电器耗电功率计算（整车最大连续用电组合） 结论：（按用电器耗电功率加权计算，确认发电机的功率是否满足要求。）具体实例见下页:
实例 : 轴叙（xlOOOrpj } 4G64二加PDA :送泪谑桝 编号 共3页 第1页 发动机型号 4G64 发电机皮带轮外径 62 发动机曲轴皮带轮外径 149 发电机皮带轮传动速比 2.4 发动机怠速（rpm ） 750 ± 30 发电机对应怠速（rpm ） 1800 发动机最大扭矩点（rpm ） 2400~2800 发电机对应最大扭矩点（rpm ） 5760 发电机初始临界转速（rpm ） 1300 蓄电池容量（A.h ） 65 畜电池补充充电电流（A ） 6.5 蓄电池标称电荷量的10% 发电机输出电压（V ） 13.5 折合充电功率88W BJ6486系列轻型客车整车电负荷设计规范 、发动机、发电机基本状态 4G64发动机配额定电流120A 发电机特性:
24V开关电源设计
24V开关稳压电源设计2009-11-10 13:53:13 24V开关稳压电源设计 输出电压4～16V开关稳压电源的设计2007-02-03 06:18摘要：介绍一种采用半桥电路的开关电源，其输入电压为交流220V±20％，输出电压为直流4～16V，最大电流40A，工作频率50kHz。重点介绍了该电源的设计思想，工作原理及特点。关键词：脉宽调制；半桥变换器；电源 1、引言： 在科研、生产、实验等应用场合，经常用到电压在5～15V，电流在5～40A的电源。而一般实验用电源最大电流只有5A、10A。为此专门开发了电压4V～16V连续可调，输出电流最大40A的开关电源。它采用了半桥电路，所选用开关器件为功率MOS管，开关工作频率为50kHz，具有重量轻、体积小、成本低等特点。 2、主要技术指标 1）交流输入电压AC220V±20％； 2）直流输出电压4～16V可调； 3）输出电流0～40A； 4）输出电压调整率≤1％； 5）纹波电压Up p≤50mV； 6）显示与报警具有电流/电压显示功能及故障告警指示。 3、基本工作原理及原理框图 该电源的原理框图如图1所示。 220V交流电压经过EMI滤波及整流滤波后，得到约300V的直流电压加到半桥变换器上，用脉宽调制电路产生的双列脉冲信号去驱动功率MOS管，通过功率变压器的耦合和隔离作用在次级得到准方波电压，经整流滤波反馈控制后可得到稳定的直流输出电压。 图1整体电源的工作框图
4、各主要功能描述 4.1、交流EMI滤波及整流滤波电路 交流EMI滤波及整流滤波电路如图2所示。 图2交流EMI滤波及输入整流滤波电路 电子设备的电源线是电磁干扰（EMI）出入电子设备的一个重要途径，在设备电源线入口处安装电网滤波器可以有效地切断这条电磁干扰传播途径，本电源滤波器由带有IEC插头电网滤波器和PCB电源滤波器组成。IEC插头电网滤波器主要是阻止来自电网的干扰进入电源机箱。PCB电源滤波器主要是抑制功率开关转换时产生的高频噪声。交流输入220V时，整流采用桥式整流电路。如果将JTI跳线短连时，则适用于110V交流输入电压。由于输入电压高，电容器容量大，因此在接通电网瞬间会产生很大的浪涌冲击电流，一般浪涌电流值为稳态电流的数十倍。这可能造成整流桥和输入保险丝的损坏，也可能造成高频变压器磁芯饱和损坏功率器件，造成高压电解电容使用寿命降低等。所以在整流桥前加入由电阻R1和继电器K1组成的输入软启动电路。 4.2 、半桥式功率变换器 该电源采用半桥式变换电路，如图6所示，其工作频率50kHz，在初级一侧的主要部分是Q4和Q5功率管及C34和C35电容器。Q4和Q5交替导通、截止，在高频变压器初级绕组N1两端产生一幅值为U1/2的正负方波脉冲电压。能量通过变压器传递到输出端，Q4和Q5采用IRFP460功率MOS管。 4.3、功率变压器的设计 1）工作频率的设定 工作频率对电源的体积、重量及电路特性影响很大。工作频率高，输出滤波电感和电容体积减小，但开关损耗增高，热量增大，散热器体积加大。因此根据元器件及性价比等因素，将电源工作频率进行优化设计，本例为fs=50kHz。 T=1/fs=1/50kHz=20μs 2）磁芯选用
电源模块设计分析
电源模块设计分析 电源模块是可以直接贴装在印刷电路板上的电源供应器(参看图1)，其特点是可为专用集成电路（ASIC）、数字信号处理器(DSP)、微处理器、存储器、现场可编程门阵列(FP GA) 及其他数字或模拟负载提供供电。一般来说，这类模块称为负载点(POL) 电源供应系统或使用点电源供应系统(PUPS)。由于模块式结构的优点甚多，因此高性能电信、网络联系及数据通信等系统都广泛采用各种模块。虽然采用模块有很多优点，但工程师设计电源模块以至大部分板上直流/直流转换器时，往往忽略可靠性及测量方面的问题。本文将深入探讨这些问题，并分别提出相关的解决方案。 图1，电源供应器 采用电源模块的优点 目前不同的供应商在市场上推出多种不同的电源模块，而不同产品的输入电压、输出功率、功能及拓扑结构等都各不相同。采用电源模块可以节省开发时间，使产品可以更快推出市场，因此电源模块比集成式的解决方案优胜。电源模块还有以下多个优点： ● 每一模块可以分别加以严格测试，以确保其高度可靠，其中包括通电测试，以便剔除不合规格的产品。相较之下，集成式的解决方案便较难测试，因为整个供电系统与电路上的其他功能系统紧密联系一起。 ● 不同的供应商可以按照现有的技术标准设计同一大小的模块，为设计电源供应器的工程师提供多种不同的选择。 ● 每一模块的设计及测试都按照标准性能的规定进行，有助减少采用新技术所承受的风险。 ● 若采用集成式的解决方案，一旦电源供应系统出现问题，便需要将整块主机板更换；若采用模块式的设计，只要将问题模块更换便可，这样有助节省成本及开发时间。
容易被忽略的电源模块设计问题 虽然采用模块式的设计有以上的多个优点，但模块式设计以至板上直流/直流转换器设计也有本身的问题，很多人对这些问题认识不足，或不给予足够的重视。以下是其中的部分问题： ● 输出噪音的测量； ● 磁力系统的设计； ● 同步降压转换器的击穿现象； ● 印刷电路板的可靠性。 这些问题会将在下文中一一加以讨论，同时还会介绍多种可解决这些问题的简单技术。 输出噪音的测量技术 所有采用开关模式的电源供应器都会输出噪音。开关频率越高，便越需要采用正确的测量技术，以确保所量度的数据准确可靠。量度输出噪音及其他重要数据时，可以采用图2 所示的Tektronix 探针探头(一般称为冷喷嘴探头)，以确保测量数字准确可靠，而且符合预测。这种测量技术也确保接地环路可减至最小。 图2，测量输出噪音数字 进行测量时我们也要将测量仪表可能会出现传播延迟这个因素计算在内。大部分电流探头的传播延迟都大于电压探头。因此必须同时显示电压及电流波形的测量便无法确保测量数字的准确度，除非利用人手将不同的延迟加以均衡。 电流探头也会将电感输入电路之内。典型的电流探头会输入600nH 的电感。对于高频的电路设计来说，由于电路可承受的电感不能超过1mH，因此，经由探头输入的电感会影响di/dt 电流测量的准确性，甚至令测量数字出现很大的误差。若电感器已饱和，则可采用
反激式开关电源设计资料.doc
反激式开关电源设计资料 前言 反激式开关电源的控制芯片种类非常丰富，芯片厂商都有自己的专用芯片，例如UC3842、UC3845、OB2262、OB2269、TOPSWITCH 等等。虽然控制芯片略有不同，但是反激式开关电源的拓扑结构和电路原理基本上是一样的，本资料以UC3842为控制芯片设计了一款反激式开关电源。 单端反激式开关稳压电源的基本工作原理如下： D1 T R L 图1 反激式开关电源原理图 当加到原边主功率开关管Q1的激励脉冲为高电平使Q1导通时，直流输入电压V IN加载原边绕组N P两端，此时因副边绕组相位是上负下正，使整流管D1反向偏置而截止；当驱动脉冲为低电平使Q1截止时，原边绕组N P两端电压极性反向，使副边绕组相位变为上正下负，则整流管被正向偏置而导通，此后存储在变压器中的磁能向负载传递释放。因单端反激式电源只是在原边开关管到同期间存储能
量，当它截止时才向负载释放能量，故高频变压器在开关工作过程中，既起变压隔离作用，又是电感储能元件。因此又称单端反激式变换器是一种“电感储能式变换器”。 学习了反激式开关电源的工作原理之后，我们可以自行设计一款电源进行调试。开关电源是一门实验科学，理论知识的学习是必不可少的，但是光掌握了理论知识是远远不够的，还要多做实验，测试不同环境不同参数下的电源工作情况，这样才能对电源有更深的认识。除此之外，掌握大量的实验数据可以对以后设计电源和电源的优化提供很大帮助，可以更快速更合理的设计出一款新电源或者排除一些电源故障。通过阅读下面的章节，可以使你对电源从原理理解到设计能力有一个快速的提升。
第一章 电源参数的计算 第一步，确定系统的参数。我们设计一个电源首先要确定电源工作在一个什么样的环境，比如说输入电压的范围、频率、网侧电压是否纯净，接下来是电源的输出能力包括输出电压、电流和纹波大小等等。先要确定这些相关因素，才能更好的设计出符合标准的电源。我们在第二章会详细介绍如何利用这些参数设计电源。 输入电压范围（V line min 和V line max ）； 输入电压频率（f L ）； 输出电压（V O ）； 输出电流（I O ）； 最大输出功率 （P 0）。 效率估计（E ff ）：需要估计功率转换效率以计算最大输入功率。如果没有参考数据可供使用，则对于低电压输出应用和高电压输出应用，应分别将E ff 设定为0.8~0.85。 利用估计效率，可由式（1-1）求出最大输入功率。 O IN ff P P E = （1-1） 第二步：确定输入整流滤波电容（C DC ）和DC 电压范围。 最大DC 电压纹波计算： max DC V ?= （1-2） 式（1-2）中，D ch 为规定的输入整流滤波电容的充电占空比。其 典型值为0.2。对于通用型输入（85~265Vrms ），一般将max V DC ?设定为
pcb设计指南
mp3的设计原理及制作 高速PCB设计指南之一 第一篇PCB布线 在PCB设计中，布线是完成产品设计的重要步骤，可以说前面的准备工作都是为它而做的，在整个PCB中，以布线的设计过程 限定最高，技巧最细、工作量最大。PCB布线有单面布线、双面布线及多层布线。布线的方式也有两种：自动布线及交互式布 线，在自动布线之前，可以用交互式预先对要求比较严格的线进行布线，输入端与输出端的边线应避免相邻平行，以免产生 反射干扰。必要时应加地线隔离，两相邻层的布线要互相垂直，平行容易产生寄生耦合。 自动布线的布通率，依赖于良好的布局，布线规则可以预先设定，包括走线的弯曲次数、导通孔的数目、步进的数目等。一般 先进行探索式布经线，快速地把短线连通，然后进行迷宫式布线，先把要布的连线进行全局的布线路径优化，它可以根据需要 断开已布的线。并试着重新再布线，以改进总体效果。 对目前高密度的PCB设计已感觉到贯通孔不太适应了，它浪费了许多宝贵的布线通道，为解决这一矛盾，出现了盲孔和埋孔技 术，它不仅完成了导通孔的作用，还省出许多布线通道使布线过程完成得更加方便，更加流畅，更为完善，PCB 板的设计过 程是一个复杂而又简单的过程，要想很好地掌握它，还需广大电子工程设计人员去自已体会，才能得到其中的真谛。 1 电源、地线的处理 既使在整个PCB板中的布线完成得都很好，但由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰，会使产品的性能下降，有时甚至影 响到产品的成功率。所以对电、地线的布线要认真对待，把电、地线所产生的噪音干扰降到最低限度，以保证产品的质量。 对每个从事电子产品设计的工程人员来说都明白地线与电源线之间噪音所产生的原因，现只对降低式抑制噪音作以表述： （1）、众所周知的是在电源、地线之间加上去耦电容。 （2）、尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关系是：地线＞电源线＞信号线，通常信号线宽为：0.2～ 0.3mm,最经细宽度可达0.05～0.07mm,电源线为1.2～2.5 mm。对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路, 即构成一个 地网来使用(模拟电路的地不能这样使用) （3）、用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。或是做成多层板，电源，地线各占用 一层。 2 数字电路与模拟电路的共地处理 现在有许多PCB不再是单一功能电路（数字或模拟电路），而是由数字电路和模拟电路混合构成的。因此在布线时就需要考虑 它们之间互相干扰问题，特别是地线上的噪音干扰。 数字电路的频率高，模拟电路的敏感度强，对信号线来说，高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件，对地线来说，整人 PCB对外界只有一个结点，所以必须在PCB内部进行处理数、模共地的问题，而在板内部数字地和模拟地实际上是分开的它们 之间互不相连，只是在PCB与外界连接的接口处（如插头等）。数字地与模拟地有一点短接，请注意，只有一个连接点。也有 在PCB上不共地的，这由系统设计来决定。 3 信号线布在电（地）层上 在多层印制板布线时，由于在信号线层没有布完的线剩下已经不多，再多加层数就会造成浪费也会给生产增加一定的工作量， 成本也相应增加了，为解决这个矛盾，可以考虑在电（地）层上进行布线。首先应考虑用电源层，其次才是地层。因为最好是 保留地层的完整性。 4 大面积导体中连接腿的处理 在大面积的接地（电）中，常用元器件的腿与其连接，对连接腿的处理需要进行综合的考虑，就电气性能而言，元件腿的焊盘 与铜面满接为好，但对元件的焊接装配就存在一些不良隐患如：①焊接需要大功率加热器。②容易造成虚焊点。所以兼顾电气 性能与工艺需要，做成十字花焊盘，称之为热隔离（heat shield）俗称热焊盘（Thermal），这样，可使在焊接时因截面过分散 热而产生虚焊点的可能性大大减少。多层板的接电（地）层腿的处理相同。 5 布线中网络系统的作用 在许多CAD系统中，布线是依据网络系统决定的。网格过密，通路虽然有所增加，但步进太小，图场的数据量过大，这必然对 设备的存贮空间有更高的要求，同时也对象计算机类电子产品的运算速度有极大的影响。而有些通路是无效的，如被元件腿的 焊盘占用的或被安装孔、定们孔所占用的等。网格过疏，通路太少对布通率的影响极大。所以要有一个疏密合理的网格系统来 支持布线的进行。 标准元器件两腿之间的距离为0.1英寸(2.54mm),所以网格系统的基础一般就定为0.1英寸(2.54 mm)或小于0.1英寸的整倍数， 如：0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。 6 设计规则检查（DRC） 布线设计完成后，需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则，同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的 需求，一般检查有如下几个方面： （1）、线与线，线与元件焊盘，线与贯通孔，元件焊盘与贯通孔，贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理，是否满足生产要 求。 （2）、电源线和地线的宽度是否合适，电源与地线之间是否紧耦合（低的波阻抗）？在PCB中是否还有能让地线加宽的地 方。 （3）、对于关键的信号线是否采取了最佳措施，如长度最短，加保护线，输入线及输出线被明显地分开。 （4）、模拟电路和数字电路部分，是否有各自独立的地线。 （5）后加在PCB中的图形（如图标、注标）是否会造成信号短路。 （6）对一些不理想的线形进行修改。 （7）、在PCB上是否加有工艺线？阻焊是否符合生产工艺的要求，阻焊尺寸是否合适，字符标志是否压在器件焊盘上，以免影 响电装质量。 （8）、多层板中的电源地层的外框边缘是否缩小，如电源地层的铜箔露出板外容易造成短路。 Copyright by BroadTechs Electronics Co.,Ltd 2001-2002
电源模块EMC设计
电源模块EMC设计 想必大家对电源模块一点都不陌生，而EMC性能作为电源模块的重要指标，在选型时，你知道如何深入的了解各类电源模块的EMC性能吗？在应用时，又该怎样提升模块的EMC 防护能力？本文将为您解答。 众所周知，EMC是指电磁兼容测试，指设备所产生的电磁能量既不对其它设备产生干扰，也不受其他设备的电磁能量干扰的能力。隔离电源模块的EMC测试包含EMI（电磁干扰）测试和EMS（电磁抗扰度）测试两项，那么如何保证电源模块的EMC性能呢？本文将为大家揭晓。 1、EMC简介 EMI电磁干扰指被测设备对周围设备产生干扰的能力，主要包括传导骚扰CE、辐射骚扰RE。电源模块的EMS电磁抗扰度指由于在正常运行时，设备或系统能承受相应标准规定范围内的电磁能量干扰，根据国标根据国标GB/T 16821-2007 《通信用电源设备通用试验方法》中规定电源模块测试主要包括群脉冲抗扰度（EFT）、浪涌抗扰度（SURGE）、静电放电抗扰、辐射抗扰度等项目。 EMC的产生必须具备的三要素，干扰源、传输介质以及敏感设备，如下图1所示。三者缺一个都构不成EMC问题，那么电源模块的设计中仅需针对其中一个方面进行整改即可实现EMC防护，例如从干扰源进行根除、改善传输介质避免干扰传递或将敏感设备远离干扰源等方法。 图1 EMC三要素 2、EMC干扰防护第一式——电路设计 高功率密度、高转换效率的电源模块一般都是开关电源，在开关管开通、关断时，电压和电流都会被斩波，造成较大瞬态变化（di/dt、dv/dt），所以电源模块不论其使用什么样的拓扑结构，只要是开关电源，其都会产生一定程度的EMC干扰如图2所示。
ATX12V电源设计指南(中文版)
ATX12V 电源设计指南版本：1.3 版本历史
目录 1、简介 2、可用文档 3、电气 3.1 交流输入 3.2 直流输出 3.3 时序 3.4 输出保护 4、机械 4.1 标签/标识 4.2 物理尺寸 4.3 气流/风扇 4.5 AC连接器 4.6 DC连接器 5、环境 5.1 温度 5.2 震动 5.3 湿度 5.4 高度 5.5 机械冲击 5.6 随机震动 5.7 声学 6、电磁兼容性 6.1 辐射 6.2 抗扰性 6.3 输入先行电流谐波和线性闪变 6.4 对地磁漏 7、可用性 8、安全 8.1 北美 8.2 国际 8.3 禁止物质
1、介绍 1.1适用范围 这份文档对符合《A TX2.03主板和机箱规范》的家用电源提供设计建议和参考规范。文档包括了在ATX规范中没有清晰地说明的细节的辅助信息，比如电源的物理尺寸、散热需求、连接器配置、相关电气和信号时序规范。 这份文档仅仅是提供便利，而没有打算取代用户的独立设计和有效活动。并没有暗示所有的ATX12V 电源都必须完全符合文档的内容。在此，设计的具体描述不可能支持所有可能的系统配置。系统电源需求大量依赖于各种应用因素（比如桌面电脑、工作站或者服务器），使用环境（如温度、线形电压）以及主板需要。 1.2ATX12V与ATX电源的比较 这部分简要地说明了这份文档目前定义的ATX电源主要的变化。即通过12V电压调整器为CPU供电，而不再由主电源的5V提供。 12.1 版本1.3的主要变化 增加了+12V的输出能力。使用+12V的系统组件的功耗不断增加。A TX12V电源设计应该增加+12V直流输出以满足这些变化。 ●最小转换效率：最小可测转换效率和满载效率已经增加到70%。效率指导中增加了50%和20%负载。 ●取消-5V输出：电源指南取消了-5V输出。这个历史遗留的电压被用来支持ISA扩展卡。ISA卡在大多数工业应用中已经不再采用，但客户应用可能依然存在，参考版本1.2中-5V的建议。 2、应用文档 下面的文档作为设计指导的参考材料。
电源电路设计模块图
电源电路单元 前面介绍了电路图中的元器件的作用和符号。一张电路图通常有几十乃至几百个元器件，它们的连线纵横交叉，形式变化多端，初学者往往不知道该从什么地方开始，怎样才能读懂它。其实电子电路本身有很强的规律性，不管多复杂的电路，经过分析可以发现，它是由少数几个单元电路组成的。好象孩子们玩的积木，虽然只有十来种或二三十种块块，可是在孩子们手中却可以搭成几十乃至几百种平面图形或立体模型。同样道理，再复杂的电路，经过分析就可发现，它也是由少数几个单元电路组成的。因此初学者只要先熟悉常用的基本单元电路，再学会分析和分解电路的本领，看懂一般的电路图应该是不难的。 按单元电路的功能可以把它们分成若干类，每一类又有好多种，全部单元电路大概总有几百种。下面我们选最常用的基本单元电路来介绍。让我们从电源电路开始。 一、电源电路的功能和组成 每个电子设备都有一个供给能量的电源电路。电源电路有整流电源、逆变电源和变频器三种。常见的家用电器中多数要用到直流电源。直流电源的最简单的供电方法是用电池。但电池有成本高、体积大、需要不时更换（蓄电池则要经常充电）的缺点，因此最经济可靠而又方便的是使用整流电源。 电子电路中的电源一般是低压直流电，所以要想从 220 伏市电变换成直流电，应该先把220 伏交流变成低压交流电，再用整流电路变成脉动的直流电，最后用滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分后才能得到直流电。有的电子设备对电源的质量要求很高，所以有时还需要再增加一个稳压电路。因此整流电源的组成一般有四大部分，见图 1 。其中变压电路其实就是一个铁芯变压器，需要介绍的只是后面三种单元电路。 二、整流电路 整流电路是利用半导体二极管的单向导电性能把交流电变成单向脉动直流电的电路。 （ 1 ）半波整流 半波整流电路只需一个二极管，见图 2 （ a ）。在交流电正半周时 VD 导通，负半周时 VD 截止，负载 R 上得到的是脉动的直流电