開關(guān)電源

本文主要是講開關(guān)電源工作技巧的一些問題。開關(guān)模式電源（簡(jiǎn)稱SMPS），又稱交換式電源、開關(guān)變換器，是一種高頻化電能轉(zhuǎn)換裝置，是電源供應(yīng)器的一種。其功能是將一個(gè)位準(zhǔn)的電壓，透過(guò)不同形式的架構(gòu)轉(zhuǎn)換為用戶端所需求的電壓或電流。開關(guān)電源的輸入多半是交流電源（例如市電）或是直流電源，而輸出多半是需要直流電源的設(shè)備，例如個(gè)人電腦，而開關(guān)電源就進(jìn)行兩者之間電壓及電流的轉(zhuǎn)換。

開關(guān)電源不同于線性電源，開關(guān)電源利用的切換晶體管多半是在全開模式（飽和區(qū)）及全閉模式（截止區(qū)）之間切換，這兩個(gè)模式都有低耗散的特點(diǎn)，切換之間的轉(zhuǎn)換會(huì)有較高的耗散，但時(shí)間很短，因此比較節(jié)省能源，產(chǎn)生廢熱較少。理想上，開關(guān)電源本身是不會(huì)消耗電能的。電壓穩(wěn)壓是透過(guò)調(diào)整晶體管導(dǎo)通及斷路的時(shí)間來(lái)達(dá)到。相反的，線性電源在產(chǎn)生輸出電壓的過(guò)程中，晶體管工作在放大區(qū)，本身也會(huì)消耗電能。開關(guān)電源的高轉(zhuǎn)換效率是其一大優(yōu)點(diǎn)，而且因?yàn)殚_關(guān)電源工作頻率高，可以使用小尺寸、輕重量的變壓器，因此開關(guān)電源也會(huì)比線性電源的尺寸要小，重量也會(huì)比較輕。

若電源的高效率、體積及重量是考慮重點(diǎn)時(shí)，開關(guān)電源比線性電源要好。不過(guò)開關(guān)電源比較復(fù)雜，內(nèi)部晶體管會(huì)頻繁切換，若切換電流尚加以處理，可能會(huì)產(chǎn)生噪聲及電磁干擾影響其他設(shè)備，而且若開關(guān)電源沒有特別設(shè)計(jì)，其電源功率因數(shù)可能不高。

開關(guān)電源工作技巧匯總

1. 變壓器圖紙、PCB、原理圖這三者的變壓器飛線位號(hào)需一致。

理由：安規(guī)認(rèn)證要求這是很多工程師在申請(qǐng)安規(guī)認(rèn)證提交資料時(shí)會(huì)犯的一個(gè)毛病。

2.X電容的泄放電阻需放兩組。

理由：UL62368、CCC認(rèn)證要求斷開一組電阻再測(cè)試X電容的殘留電壓。很多新手會(huì)犯的一個(gè)錯(cuò)誤，修正的辦法只能重新改PCBLayout，浪費(fèi)自己和采購(gòu)打樣的時(shí)間。

3.變壓器飛線的PCB孔徑需考慮到最大飛線直徑，必要是預(yù)留兩組一大一小的PCB孔。

理由：避免組裝困難或過(guò)爐空焊問題。因?yàn)榘惨?guī)申請(qǐng)認(rèn)證通常會(huì)有一個(gè)系列，比如說(shuō)24W申請(qǐng)一個(gè)系列，其中包含4.2V-36V電壓段，輸出低壓4.2V大電流和高壓36V小電流的飛線線徑是不一樣的。多根飛線直徑計(jì)算參考如下表格：

4.輸出的DC線材的PCB孔徑需考慮到最大線材直徑。

理由：避免組裝困難因?yàn)槟愕腜CB可能會(huì)用在不同電流段上，比如5V/8A，和20V/2A，兩者使用的線材是不一樣的參考如下表格：

5.電路調(diào)試，OCP限流電阻多個(gè)并聯(lián)的阻值要設(shè)計(jì)成一樣。

理由：阻值越大的那顆電阻承受的功率越大。

6.電路設(shè)計(jì)，散熱片引腳的孔做成長(zhǎng)方形橢圓形(經(jīng)驗(yàn)值：2*1mm)。

理由：避免組裝困難橢圓形的孔方便散熱器有個(gè)移動(dòng)的空間，這對(duì)組裝和過(guò)爐是非常有利的。

7.電路調(diào)試，異常測(cè)試時(shí)，輸出電壓或OVP設(shè)計(jì)要小于60Vac(Vpk)/42.4Vdc(Vrms)。

理由：安規(guī)要求這個(gè)新手比較容易忽略，所以申請(qǐng)認(rèn)證的產(chǎn)品一定要做OVP測(cè)試，抓輸出瞬間波形。

8.電路設(shè)計(jì)，電解電容的防爆孔距離大于2mm，臥式彎腳留1.5mm。

理由：品質(zhì)提升一般正規(guī)公司都有這個(gè)要求，防爆孔的問題日本比較重視，特殊情況除外。

9.電路調(diào)試，輸出有LC濾波的電路需要老化確認(rèn)紋波，如果紋波異常請(qǐng)調(diào)整環(huán)路。

理由：驗(yàn)證產(chǎn)品穩(wěn)定性這個(gè)很重要，我之前經(jīng)常碰到這個(gè)問題，產(chǎn)線老化后測(cè)試紋波會(huì)變高，現(xiàn)象是環(huán)路震蕩。

10.電路調(diào)試，二極管并聯(lián)時(shí),應(yīng)該測(cè)試一顆二極管故障開路時(shí),產(chǎn)生的異常(包括TO-220里的兩顆二極管)。

理由：品質(zhì)提升小公司一般都不會(huì)做這個(gè)動(dòng)作的，一款優(yōu)秀的產(chǎn)品是要經(jīng)得起任何考驗(yàn)的。

11.電路設(shè)計(jì)，如果PCB空間充裕，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)成通殺所有安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。

理由：減少PCB修改次數(shù)。如果你某一產(chǎn)品是符合UL60335標(biāo)準(zhǔn)，哪天客戶希望滿足UL1310，這時(shí)你又得改PCBLayout拿去安規(guī)報(bào)備了，如果你畫的板符合各類標(biāo)準(zhǔn)，后面的工作會(huì)輕松很多。

12.電路設(shè)計(jì)，關(guān)于ESD請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)成接觸±8KV/空氣±15KV標(biāo)準(zhǔn)。

理由：減少后續(xù)整改次數(shù)。像飛利浦這樣的客戶都要求ESD非常嚴(yán)的，聽說(shuō)富士康的還需要達(dá)到±20KV，哪天有這種客戶要求，你又得忙一段時(shí)間了。

13.電路設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)變壓器時(shí)，VCC電壓在輕載電壓要大于IC的欠壓關(guān)斷電壓值。判斷空載VCC電壓需大于芯片關(guān)斷電壓的5V左右，同時(shí)確認(rèn)滿載時(shí)不能大于芯片過(guò)壓保護(hù)值。

14.電路設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)共用變壓器需考慮到使用最大輸出電壓時(shí)的VCC電壓，低溫時(shí)VCC有稍微NOSIE會(huì)碰觸OVP動(dòng)作。如果你的產(chǎn)品9V-15V是共用一個(gè)變壓器，請(qǐng)確認(rèn)VCC電壓和功率管耐壓。

15.電路調(diào)試，Rcs與Ccs值不能過(guò)大，否則會(huì)造成VDS超過(guò)最大耐壓炸機(jī)。LEB前沿消隱時(shí)間設(shè)短了，比尖峰脈沖的時(shí)間還短，那就沒有效果了還是會(huì)誤判；

如果設(shè)長(zhǎng)了，真正的過(guò)流來(lái)了起不到保護(hù)的作用。Rcs與Ccs的RC值不可超過(guò)1NS的Delay，否則輸出短路時(shí)，Vds會(huì)比滿載時(shí)還高，超過(guò)MOSFET最大耐壓就可能造成炸機(jī)。經(jīng)驗(yàn)值1nS的Delay約等于1K對(duì)100PF，也等于100R對(duì)102PF。

16.畫小板時(shí)，在小板引腳的90度拐角處增加一個(gè)圓形鉆孔。

理由：方便組裝，如圖：

實(shí)物如圖：

實(shí)際組裝如圖：

這樣做可以使小板與PCB大板之間緊密貼合，不會(huì)有浮高現(xiàn)象。

17.電路設(shè)計(jì)，肖特基的散熱片可以接到輸出正極線路，這樣鐵封的肖特基就不用絕緣墊和絕緣粒。

18.電路調(diào)試，15W以上功率的RCD吸收不要用1N4007，因?yàn)?N4007速度慢300uS，壓降也大1.3V，老化過(guò)程中溫度很高，容易失效造成炸機(jī)。

19.電路調(diào)試，輸出濾波電容的耐壓致少需符合1.2倍余量，避勉量產(chǎn)有損壞現(xiàn)象。之前是犯了這個(gè)很低級(jí)的錯(cuò)誤，14.5V輸出用16V耐壓電容，量產(chǎn)有1%的電容失效不良。

20.電路設(shè)計(jì)，大電容或其它電容做成臥式時(shí)，底部如有跳線需放在負(fù)極電位，這樣跳線可以不用穿套管，這個(gè)可以節(jié)省成本。

開關(guān)電源的主要用途

開關(guān)電源產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制、軍工設(shè)備、科研設(shè)備、LED照明、工控設(shè)備、通訊設(shè)備、電力設(shè)備、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、半導(dǎo)體制冷制熱、空氣凈化器，電子冰箱，液晶顯示器，LED燈具，通訊設(shè)備，視聽產(chǎn)品，安防監(jiān)控，LED燈帶，電腦機(jī)箱，數(shù)碼產(chǎn)品和儀器類等領(lǐng)域。
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