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20年資(zī)深工程師,從7個方麵分析開(kāi)關(guān)電(diàn)源的設計細(xì)節

來源:佳銳興2017年03月22日 14:16:45

[摘要] 借鑒下NXP的這個TEA1832圖紙做個說明。分析裏麵的電路參(cān)數設(shè)計與優化(huà)並做到認證至(zhì)量產。 在所有的元(yuán)器件中盡量選擇公司倉庫裏麵的元件,和量大的元件,方便後續降成本拿價格。貼片電阻采用0603的5%,0805的5%,1%...

借鑒(jiàn)下NXP的這個TEA1832圖紙做個說明。分(fèn)析裏麵的電路參(cān)數設(shè)計與優化並做到認證至量產。 在所有的元(yuán)器件中盡量(liàng)選擇公司(sī)倉庫裏麵的元件,和量(liàng)大的元件,方便後續降成本拿價格。

貼片電阻采用0603的5%,0805的5%,1%,貼片電容容值越(yuè)大價格越(yuè)高,設計時需考慮(lǜ)。

1、輸(shū)入(rù)端,FUSE選擇需要考慮到I^2T參數。保險絲的分類,快斷,慢斷,電流,電壓值,保險絲的(de)認證(zhèng)是否齊全。保險絲前的安規距離2.5mm以上。設計時盡量放到(dào)3mm以上。需考(kǎo)慮打(dǎ)雷(léi)擊時,保險(xiǎn)絲I2T是否有餘量,會不會打掛掉。

2、這個圖中可以增加個壓敏電(diàn)阻,一(yī)般采用14D471,也有采用561的,直徑越大抗浪湧電流(liú)越大,也有增強版的10S471,14S471等(děng),一般14D471打(dǎ)1KV,2KV雷擊夠用了,增加雷擊電壓就要換成MOV+GDT了。有必要時,壓敏(mǐn)電阻外麵包個熱縮套管。

3、NTC,這個圖中可以增加個NTC,有的客(kè)戶有限製冷啟動浪湧電流不超過60A,30A,NTC的另一(yī)個目的還可以在雷擊時扛部分電壓,減下MOSFET的壓(yā)力。選型時注意NTC的(de)電壓,電流(liú),溫度(dù)等(děng)參數。

4、共模電感,傳導與輻射很重要的一(yī)個濾波元件,共模電感有環形的高(gāo)導材料5K,7K,0K,12K,15K,常用繞法有分槽(cáo)繞(rào),並(bìng)繞,蝶形繞法等,還有UU型,分4個槽的ET型。這個如果能共用老機種的最好,成本考慮,傳導輻射測試完(wán)成後才能定型。

5、X電容的選擇,這個需要與共模電感配合測試傳導與輻射才能定容值,一般情況為功率越大X電容越大。

6、如果做認證時有輸入L,N的放電時(shí)間(jiān)要求,需要在(zài)X電容下放2並2串的電阻給電容放電(diàn)。

7、橋堆的選擇一般需要考慮橋堆能過得浪湧(yǒng)電流(liú),耐壓和散熱,防(fáng)止雷擊時掛掉。

8、VCC的啟動電阻(zǔ),注意啟動電阻的功耗,主(zhǔ)要是耐壓值,1206的一般耐壓200V,0805一般耐壓150V,能多留餘量(liàng)比較好。

9、輸入濾波電解電容,一般(bān)看成本的考慮,輸出保持時間(jiān)的(de)10mS,按照電解電(diàn)容容值的最小情況80%容(róng)值設計,不同廠家和不同的設計經驗有點出入,有一(yī)點要注意普通的電解電(diàn)容和扛雷擊的電解(jiě)電容,電解電容(róng)的紋(wén)波(bō)電流關係到電容壽命,這個看品牌和具體的係列了。

10、輸入電解電容上有(yǒu)並聯一個小瓷片電容,這個平時體現不出來用(yòng)處,在做傳(chuán)導抗擾度時有效果。

11、RCD吸收部分,R的取值對應MOSFET上的尖峰電壓值,如果采用貼片(piàn)電(diàn)阻需(xū)注意電壓降額與功耗。C一(yī)般取102/103 1KV的高壓(yā)瓷片,整改輻射時也有可能(néng)會改為薄膜電容效果好。D一般(bān)用FR107,FR207,整改輻射時(shí)也(yě)有改為1N4007的情況或者其他(tā)的慢管,或者在D上套磁珠(K5A,K5C等材質)。小(xiǎo)功率電源,RC可以采用TVS管替代,如(rú)P6KE160等。

12、MOSFET的選擇,起機和短路情況需要注意SOA。高溫時的電流降(jiàng)額,低溫時的電壓(yā)降額。一般600V 2-12A足夠(gòu)用與100W以(yǐ)內的反激,根據成本來權衡選型。整改輻射時很多方法沒有效果的時候,換個MOSFET就過了的情況經常有。

13、MOSFET的驅動電阻一般采用10R+20R,阻值大小對應(yīng)開關速(sù)度,效率,溫升(shēng)。這個參數需要整改輻射時調整。

14、MOSFET的GATE到SOURCE端需(xū)要增加一個10K-100K的電(diàn)阻放電。

15、MOSFET的SOURCE到GND之間有(yǒu)個Isense電阻(zǔ),功率盡量(liàng)選大,盡量采用繞線無感電阻(zǔ)。功率小(xiǎo),或者有感電阻短路時有遇到過炸機現象。

16、Isense電阻到IC的Isense增加1個RC,取(qǔ)值1K,331,調試時可能有作用,如果采用這個TEA1832電路為參考,增加一個C並聯到GND。

17、不同的IC外圍引腳參考設計手冊即可(kě),根據(jù)自己的經驗在IC引腳處放濾波電容。

18、更改前:變壓器的設計,反激變壓器設計論壇裏麵討論很多,不多說。還是考慮成本,盡量不在變壓器裏麵加屏蔽層,頂多在變壓器外麵加個十字屏蔽。變壓器(qì)一定要驗算(suàn)delta B值,delta B=L*Ipk/(N*Ae),L(uH),Ipk(A),N為初級砸數(T),Ae(mm2)有(yǒu)興趣驗證(zhèng)這個公式可以在最低電壓輸入,輸出負載不(bú)斷增(zēng)加,看到變(biàn)壓器飽和波形,飽和時計算結果(guǒ)應該(gāi)是500mT左右。變壓器的VCC輔助繞組盡量用2根以上的線(xiàn)並(bìng)繞,之前很大批量時(shí)有碰到過有幾個輔助繞組輕載電壓不夠或者重載時(shí)VCC過壓的情況,2跟以上的(de)VCC輔助(zhù)繞線能盡量耦合更好解決電(diàn)壓差異大這個問題。

18、更改後:變壓器的設計,反(fǎn)激變壓器設計論壇裏麵討論很多,不多說。還是考慮成本,盡量不在變壓器裏麵(miàn)加屏蔽層,頂(dǐng)多在變壓器外麵加個十字屏蔽。變(biàn)壓器一定要驗算delta B值,防止高溫時磁芯飽和。delta B=L*Ipk/(N*Ae),L(uH),Ipk(A),N為初級砸(zá)數(T),Ae(mm2)。(參考TDG公司的磁芯特性(100℃)飽和磁通密度390mT,剩磁55mT,所以ΔB值一般取330mT以內,出現異常情況不飽和,一般取值小於300mT以內。我之前做反激變壓器取(qǔ)值(zhí)都是小於0.3的)附,學習zhangyiping的(de)經驗(所以一般的磁通密度選擇1500高斯,變壓器小的可以選大一(yī)些,變壓(yā)器(qì)大的要選小一(yī)些,頻彔高的減小頻彔低的可以大一些(xiē)吧。)

變壓器的VCC輔助繞(rào)組盡量用2根以上(shàng)的線並繞,之前很大批量時有碰到過有幾個輔助繞組(zǔ)輕載電壓不(bú)夠或者重載時VCC過壓的情況(kuàng),2跟以上的VCC輔助繞線能盡量耦合更好解決電壓差異大(dà)這個(gè)問(wèn)題。

附注:有興趣驗證這個公式的話,可以在最低電壓輸入,輸出(chū)負載不斷增加,看到(dào)變壓(yā)器飽和波形(xíng),飽和時計算結果應該是500mT左右(25℃時,飽和磁通密度510mT)。

借鑒(jiàn)TDG的磁芯基本特征圖。

19、輸出二極管效率要求高時,可以采用超低(dī)壓降的肖特(tè)基(jī)二極管,成本要求高時可以用(yòng)超快恢複二極管。

20、輸出二極管並聯的RC用於抑製電壓(yā)尖峰,同時也(yě)對輻射有(yǒu)抑製。

21、光耦與431的配合,光耦的二極管(guǎn)兩端(duān)可以增加一個1K-3K左右的電阻,Vout串聯到光耦的電阻取值一般在100歐姆-1K之間。431上的C與RC用於調整環路穩定,動(dòng)態響(xiǎng)應等(děng)。

22、Vout的檢測電阻(zǔ)需要有1mA左右的電流,電流太小輸出誤差大,電流太大,影響(xiǎng)待機功耗。

23、輸出電容選擇,輸出電容的紋波電流大約等於輸(shū)出電流,在選擇電容時紋波電流放大1.2倍以上考慮。 24、2個輸出電容之間可以增加一個(gè)小電感,有助於抑製輻射幹擾,有(yǒu)了小電感後,第(dì)一個輸出電容的紋波電流就會比第二個輸出電容的紋波電流大很多(duō),所以很多電路裏麵第一個電容容(róng)量大(dà),第(dì)二個電(diàn)容容量較小。

25、輸出Vout端可以增加(jiā)一個共模電感與104電(diàn)容並聯,有助於傳導與輻射(shè),還能降低紋波(bō)峰峰值。

26、需要做恒流(liú)的情況可以采用專業(yè)芯片,AP4310或者TSM103等類似芯片做(zuò),用431+358都行,注意VCC的電壓(yā)範圍,環路調節(jiē)也差(chà)不多。

27、有多(duō)路輸出負載情況的話,電源的主反饋電路一定要有固定輸出,或者假負載,否則會因為耦合,burst模式等問題導(dǎo)致其他路輸出電壓不穩定。28、初級次級的大地之間有接個Y電容,一般容量(liàng)小於或等於222,則漏電(diàn)流小於(yú)0.25mA,不同的(de)產(chǎn)品認證對漏電流是有要求的,需(xū)注意(yì)。

算下來這麽多,電(diàn)子元器(qì)件基本能定型了,整個初略的BOM可以評審並參考報價了。BOM中元器件可以多(duō)放幾個品牌方便核成本。如(rú)客戶有特殊要求,可以在電路裏麵增加功能電路實現。如不能實(shí)現,尋找新的IC來完成,相等功率和頻率下,IC的更改對外圍(wéi)器件影(yǐng)響不大。如客戶溫度範圍的要求比較高,對應元器件的選項需要參考元器件使用溫度和降額使用。

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