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  • 电源的PWM与PFM区别

    电源的PWM与PFM区别

    科技的发展产生了很多的电源设计者,从事开关电源工作的工程师们,说到PWM与PFM两种控制技术应该是在熟悉不过了。他们分别在开关电源里面起着怎么的作用,占有怎样的地位? 开关电源的控制技术主要有三种:(1)脉冲宽度调制(PWM);(2)脉冲频率调制(PFM);(3)脉冲宽度频率调制(PWM-PFM). PWM:(pulse width modulation)脉冲宽度调制 脉宽调制PWM是开关型稳压电源中的术语。这是按稳压的控制方式分类的,除了PWM型,还有PFM型和PWM、PFM混合型。脉宽宽度调制式(PWM)开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下,通过电压反馈调整其占空比,从而达到稳定输出电压的目的。 PFM:(Pulse frequency modulation) 脉冲频率调制 一种脉冲调制技术,调制信号的频率随输入信号幅值而变化,其占空比不变。由于调制信号通常为频率变化的方波信号,因此,PFM也叫做方波FM PWM是频率的宽和窄的变化,PFM是频率的有和无的变化, PWM是利用波脉冲宽度控制输出,PFM是利用脉冲的有无控制输出. 其中PWM是目前应用在开关电源中最为广泛的一种控制方式,它的特点是噪音低、满负载时效率高且能工作在连续导电模式,现在市场上有多款性能好、价格低的PWM集成芯片;PFM具有静态功耗小的优点,但它没有限流的功能也不能工作于连续导电方式。 与PWM相比,PFM的输出电流小,但是因PFM控制的DC/DC变换器在达到设定电压以上时就会停止动作,所以消耗的电流就会变得很小。因此,消耗电流的减少可改进低负荷时的效率。PWM在低负荷时虽然效率较逊色,但是因其纹波电压小,且开关频率固定,所以噪声滤波器设计比较容易,消除噪声也较简单。 若需同时具备PFM与PWM的优点的话,可选择PWM/PFM切换控制式DC/DC变换器。此功能是在重负荷时由PWM控制,低负荷时自动切换到PFM控制,即在一款产品中同时具备PWM的优点与PFM的优点。在备有待机模式的系统中,采用PFM/PWM切换控制的产品能得到较高效率。以上就是开关电源之控制技术PWM与PFM的一些区别,相信对大家在设计的时候,可以很好滴借鉴。

    时间:2020-03-19 关键词: 开关电源 pwm pfm

  • 开关电源同步整流技术

    开关电源同步整流技术

    相信很多人听过开关电源同步整流技术,那么什么是开关电源同步整流技术?对于开关电源而言,里面的学问是无止境的,有比较浅显的,有的则是比较深奥的,不是普通人可以理解的。本期的主题就是关于开关电源源同步整流技术的延展,希望能帮助各位更好的学习开关电源! 传统二极管整流问题 近年来,电子技术的发展,使得电路的工作电压越来越低、电流越来越大。低电压工作有利于降低电路的整体功率消耗,但也给电源设计提出了新的难题。 开关电源的损耗主要由3部分组成:功率开关管的损耗,高频变压器的损耗,输出端整流管的损耗。在低电压、大电流输出的情况下,整流二极管的导通压降较高,输出端整流管的损耗尤为突出。快恢复二极管(FRD)或超快恢复二极管(SRD)可达1.0~1.2V,即使采用低压降的肖特基二极管(SBD),也会产生大约0.6V的压降,这就导致整流损耗增大,电源效率降低。 问题举例 但设采用3.3V甚至1.8V或1.5V的供电电压,所消耗的电流可达20A。此时超快恢复二极管的整流损耗已接近甚至超过电源输出功率的50%。即使采用肖特基二极管,整流管上的损耗也会达到(18%~40%)PO,占电源总损耗的60%以上。因此,传统的二极管整流电路已无法满足实现低电压、大电流开关电源高效率及小体积的需要,成为制约DC/DC变换器提高效率的瓶颈。 同步整流技术引言 在电源转换领域,输出直流电压不高的隔离式转换器都使用 MOSFET作为整流器件。由於这些器件上的导通损耗较小,能够提高效率因而应用越来越广泛; 为了这种电路能够正常运作,必须对同步整流器(SR)加以控制,这是基本的要求。同步整流器是用来取代二极管的,所以必须选择适当的方法,按照二极管的工作规律来驱动同步整流器。驱动信号必须用PWM控制信号来形成,而PWM控制信号决定著开关型电路的不同状态。 同步整流器件的特点 同步整流技术就是采用低导通电阻的功率MOS管代替开关变换器快恢复二极管,起整流管的作用,从而达到降低整流损耗,提高效率的目的。通常,变换器的主开关管也采用功率MOS管,但是二者还是有一些差异的。 功率MOS管实际上是一个双向导电器件,由于工作原理的不同,而导致了其他一些方面的差异。例如:作为主开关的MOS管通常都是硬开关,因此要求开关速度快,以减小开关损耗;而作为整流/续流用的同步MOS管,则要求MOS管具有低导通电阻、体二极管反向恢复电荷小、栅极电阻小和开关特性好等特点,因此,虽然两者都是MOS管,但是它们的工作特性和损耗机理并不一样,对它们的性能参数要求也不一样,认识这一点,对于如何正确选用MOS管是有益的。 同步整流的基本电路结构 同步整流是采用通态电阻极低的专用功率MOSFET,来取代整流二极管以降低整流损耗的一项新技术。它能大大提高DC/DC变换器的效率并且不存在由肖特基势垒电压而造成的死区电压。功率MOSFET属于电压控制型器件,它在导通时的伏安特性呈线性关系。用功率MOSFET做整流器时,要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能,故称之为同步整流。 工作方式的比较 传统的同步整流方案基本上都是PWM型同步整流,主开关与同步整流开关的驱动信号之间必须设置一定的死区时间,以避免交叉导通,因此,同步整流MOS管就存在体二极管导通和反向恢复等问题,从而降低同步整流电路的性能。 同步整流管的驱动方式有三种:第一种是外加驱动控制电路,优点是其驱动波形的质量高,调试方便。缺点是:电路复杂,成本高,在追求小型化和低成本的今天只有研究价值,基本没有应用价值。上图是简单的外驱电路,R1D1用于调整死区。该电路的驱动能力较小,在同步整流管的Ciss较小时,可以使用。图6是在图5的基础上增加副边推挽驱动电路的结构,可以驱动Ciss较大的MOSFET。在输出电压低于5V时,需要增加驱动电路供电电源。 第二种是自驱动同步整流。优点是直接由变压器副边绕组驱动或在主变压器上加独立驱动绕组,电路简单、成本低和自适应驱动是主要优势,在商业化产品中广泛使用。缺点是电路调试的柔性较少,在宽输入低压范围时,有些波形需要附加限幅整形电路才能满足驱动要求。由于Vgs的正向驱动都正比于输出电压,调节驱动绕组的匝数可以确定比例系数,且输出电压都是很稳定的,所以驱动电压也很稳定。比较麻烦的是负向电压可能会超标,需要在设计变压器变比时考虑驱动负压幅度。 第三种是半自驱。其驱动波形的上升或下降沿,一个是由主变压器提供的信号,另一个是独立的外驱动电路提供的信号。上图是针对自驱的负压问题,用单独的放电回路,提供同步整流管的关断信号,避开了自驱动负压放电的电压超标问题。以上就是开关电源同步整流技术,相信对大家有所帮助。

    时间:2020-03-24 关键词: 开关电源 同步 整流技术

  • 开关电源的电磁干扰解析

    开关电源的电磁干扰解析

    电气设备的正常运行离不开各种各样的电源的电力供应,开关电源因体积小、功率因数较大等优点,在通信、控制、计算机等领域应用广泛。但由于会产生电磁干扰,其进一步的应用受到一定程度上的限制。本文将分析开关电源电磁干扰的各种产生机理,并在其基础之上,提出开关电源的电磁兼容设计方法。 开关电源的电磁干扰分析 首先将工频交流整流为直流,再逆变为高频,最后再经整流滤波电路输出,得到稳定的直流电压。电路设计及布局不合理、机械振动、接地不良等都会形成内部电磁干扰。同时,变压器的漏感和输出二极管的反向恢复电流造成的尖峰,也是潜在的强干扰源。 1 内部干扰源 ● 开关电路 开关电路主要由开关管和高频变压器组成。开关管及其散热片与外壳和电源内部的引线间存在分布电容,它产生的du/dt具有较大幅度的脉冲,频带较宽且谐波丰富。开关管负载为高频变压器初级线圈,是感性负载。当原来导通的开关管关断时,高频变压器的漏感产生了反电势E=-Ldi/dt,其值与集电极的电流变化率成正比,与漏感成正比,迭加在关断电压上,形成关断电压尖峰,从而形成传导干扰。 ● 整流电路的整流二极管 输出整流二极管截止时有一个反向电流,其恢复到零点的时间与结电容等因素有关。它会在变压器漏感和其他分布参数的影响下产生很大的电流变化di/dt,产生较强的高频干扰,频率可达几十兆赫兹。 ● 杂散参数 由于工作在较高频率,开关电源中的低频元器件特性会发生变化,由此产生噪声。在高频时,杂散参数对耦合通道的特性影响很大,而分布电容成为电磁干扰的通道。 2 外部干扰源 外部干扰源可以分为电源干扰和雷电干扰,而电源干扰以“共模”和“差模”方式存在。同时,由于交流电网直接连到整流桥和滤波电路上,在半个周期内,只有输入电压的峰值时间才有输入电流,导致电源的输入功率因数很低(大约为0.6)。而且,该电流含有大量电流谐波分量,会对电网产生谐波“污染”。 开关电源的EMC设计 产生电磁干扰有3个必要条件:干扰源、传输介质、敏感设备,EMC设计的目的就是破坏这3个条件中的一个。针对于此,主要采取的方法有:电路措施、EMI滤波、屏蔽、印制电路板抗干扰设计等。 1 降低开关损耗和开关噪声的软开关技术 软开关是在硬开关基础上发展起来的一种基于谐振技术或利用控制技术实现的在零电压/电流状态下的先进开关技术。 软开关的实现方法是:在原电路中增加小电感、电容等谐振元件,在开关过程前后引入谐振,消除电压、电流的重叠。图2给出了一种使用软开关技术的基本开关单元。 2 减小干扰源干扰能量的缓冲电路 在开关控制电源的输入部分加入缓冲电路,其由线性阻抗稳定网络组成,用于消除电力线干扰、电快速瞬变、电涌、电压高低变化和电力线谐波等潜在的干扰。缓冲电路器件参数为R1=500Ω,C=6nF,L=36mH,R=150Ω。 3 切断干扰噪声传播路径的EMI滤波 在开关电源输入和输出电路中加装EMI滤波器,是抑制传导发射的一个很有效方法。其参数主要有:放电电阻、插入损耗、Cx电容、Cy电容和电感值。其中,插入损耗是滤波器性能的一个关键参数。在考虑机械性能、环境、成本等前提下,应该尽量使插入损耗大一些。用共模、差模干扰的测量结果与标准限值,加上适当的裕量可得到滤波器的插入损耗IL。 ILCM(dB)=Vcm(dB)-Vlimt(dB)-3(dB)+M(dB) (1) ILDM(dB)=VDM(dB)-Vlimt(dB)-3(dB)+M(dB) (2) 式中,3dB表示在分离共模、差模传导干扰的测试过程中测试结果比实际值大3dB; M(dB)表示设计裕量,一般取6dB;Vlimit(dB)为相关标准如CISPR,FCC等规定的传导干扰限值。 图4是220V/50Hz交流输入的开关电源交流侧EMI滤波器的电路。Cy=3300pF,L1、L2=0.7mH,它们构成共模滤波电路,抑制0.5~30MHz的共模干扰信号。Cx=0.1μF,L3、L4=200~500μH,采用金属粉压磁芯,与L1/L2、Cx构成L-N端口间低通滤波器,用于抑制电源线上存在的0.15~ 0.5MHz差模干扰信号。R用于消除可能在滤波器中出现的静电积累。 图5是开关电源的直流输出侧滤波电路,它由共模扼流圈L1、L2,扼流圈L3和电容C1、C2组成。为了防止磁芯在较大的磁场强度下饱和而使扼流圈失去作用,磁芯必须采用高频特性好且饱和磁场强度大的恒μ磁芯。 4 用屏蔽来抑制辐射及感应干扰 开关电源干扰频谱集中在30MHz以下的频段,直径r<λ/2π,主要是近场性质的电磁场,且属低阻抗场。可用导电良好的材料对电场屏蔽,而用导磁率高的材料对磁场屏蔽。此外,还要对变压器、电感器、功率器件等采取有效的屏蔽措施。屏蔽外壳上的通风孔最好为圆形,在满足通风的条件下,孔的数量可以多,每个孔的尺寸要尽可能小。接缝处要焊接,以保证电磁的连续性。屏蔽外壳的引入、引出线处要采取滤波措施。对于电场屏蔽,屏蔽外壳一定要接地。对于磁场屏蔽,屏蔽外壳不需接地。 5 合理的PCB布局及布线 敏感线路主要是指控制电路和直接与干扰测量设备相连的线路。要降低干扰水平,最简单的方法就是增大干扰源与敏感线路的间距。但由于受电源尺寸的限制,单纯的增大间距并非解决问题的最佳途径,更为合理的方法是根据干扰电场的分布情况将敏感线路放在干扰较弱的地方。以上就是开关电源的电磁干扰分析,相信对未来的科学技术会有一定的参考意义。

    时间:2020-03-24 关键词: 干扰 电磁 开关电源

  • 测量电感电流的一些技术

    测量电感电流的一些技术

    开关电源处处可见,那么如何测量开关电源的电流呢?开关电源通常使用电感来临时储能。在评估这些电源时,测量电感电流通常有助于了解完整的电压转换电路。但测量电感电流的最佳方法是什么? 图1以典型的降压型转换器(降压拓扑)为例,显示了针对这类测量的建议设置。接入一根辅助小电缆与电感串联。将它用来连接一个电流探头,并通过示波器显示电感电流。建议在电感具有稳定电压的那一侧进行测量。大多数开关稳压器拓扑使用电感的方式是,一侧电压在两个极限值之间切换,而另一侧电压则保持相对稳定。对于图 1 所示的降压型转换器,开关节点(即电感 L 的左侧)上的电压以开关边沿的速率在输入电压和地电压之间切换。电感的右侧是输出电压,通常相对稳定。为了减少由于电容耦合(电场耦合)引起的干扰,电流测量环路应放置在电感安静的一侧. 图2显示了用于该测量的实际设置。将电感提起,并将两个端子中的一个斜焊到电路板上。另一个端子通过辅助电线连接到电路板上。这种转换很容易就可以完成。热气流脱焊是拆卸电感的一种行之有效的方法。许多SMD返修站都提供温度可调的热气流处理。 电流探头由示波器制造商提供。遗憾的是,它们通常非常昂贵,因此有一个问题不断地被提出,即是否也可以通过分流电阻来测量电感电流。原则上这是可行的。但是,这种测量方法的缺点是,在开关电源中产生的开关噪声很容易通过分流电阻耦合到电压测量中。因此,特别是在关注的点上,当电感电流改变方向时,测量结果并不能真正代表电感电流的行为。 图3显示了通过与所用示波器兼容的电流探头检测到的开关电源的电感电流(蓝色)的测量结果。除了显示为蓝色的测量结果之外,还添加了紫色标记,它指示当电感开始接近峰值电流进入过度饱和时,流过电感的电流状况。当选择的电感对于给定的应用不能提供足够的额定电流时,就会发生这种情况。在开关电源中进行电感电流测量的主要原因之一是,它可以帮助识别是否正确选择了电感,或者在工作中或故障情况下是否会出现电感饱和。 用分流电阻代替电流箝位进行测量将会出现强耦合噪声,尤其是在峰值电流处,这使得电感饱和的检测非常困难。线圈电流的检测在电源评估中非常有用,并且可以通过合适的设备轻松实现。以上就是测量电感电流的最佳方法,相信对设计者会有一定的参考意义。

    时间:2020-03-24 关键词: 测量 开关电源 电感电流

  • 开关电源受限的一些注意事项

    开关电源受限的一些注意事项

    生活中处处可见开关电源,为我们的电子产品提供电源管理。开关电源的设计问题一直是大家备受关注的话题。工程师们不断创新技术,改良工艺。由于开关电源因体积小、功率因数较大等优点,在通信、控制、计算机等领域应用广泛。但由于会产生电磁干扰,其进一步的应用受到一定程度上的限制。本文将分析开关电源电磁干扰的各种产生机理,并在其基础之上,提出开关电源的电磁兼容设计方法。 开关电源的电磁干扰分析 首先将工频交流整流为直流,再逆变为高频,最后再经整流滤波电路输出,得到稳定的直流电压。电路设计及布局不合理、机械振动、接地不良等都会形成内部电磁干扰。同时,变压器的漏感和输出二极管的反向恢复电流造成的尖峰,也是潜在的强干扰源。 1 内部干扰源 ● 开关电路 开关电路主要由开关管和高频变压器组成。开关管及其散热片与外壳和电源内部的引线间存在分布电容,它产生的du/dt具有较大幅度的脉冲,频带较宽且谐波丰富。开关管负载为高频变压器初级线圈,是感性负载。当原来导通的开关管关断时,高频变压器的漏感产生了反电势E=-Ldi/dt,其值与集电极的电流变化率成正比,与漏感成正比,迭加在关断电压上,形成关断电压尖峰,从而形成传导干扰。 ● 整流电路的整流二极管 输出整流二极管截止时有一个反向电流,其恢复到零点的时间与结电容等因素有关。它会在变压器漏感和其他分布参数的影响下产生很大的电流变化di/dt,产生较强的高频干扰,频率可达几十兆赫兹。 ● 杂散参数 由于工作在较高频率,开关电源中的低频元器件特性会发生变化,由此产生噪声。在高频时,杂散参数对耦合通道的特性影响很大,而分布电容成为电磁干扰的通道。 2 外部干扰源 外部干扰源可以分为电源干扰和雷电干扰,而电源干扰以“共模”和“差模”方式存在。同时,由于交流电网直接连到整流桥和滤波电路上,在半个周期内,只有输入电压的峰值时间才有输入电流,导致电源的输入功率因数很低(大约为0.6)。而且,该电流含有大量电流谐波分量,会对电网产生谐波“污染”。 开关电源的EMC设计 产生电磁干扰有3个必要条件:干扰源、传输介质、敏感设备,EMC设计的目的就是破坏这3个条件中的一个。针对于此,主要采取的方法有:电路措施、EMI滤波、屏蔽、印制电路板抗干扰设计等。 1 降低开关损耗和开关噪声的软开关技术 软开关是在硬开关基础上发展起来的一种基于谐振技术或利用控制技术实现的在零电压/电流状态下的先进开关技术。 软开关的实现方法是:在原电路中增加小电感、电容等谐振元件,在开关过程前后引入谐振,消除电压、电流的重叠。图2给出了一种使用软开关技术的基本开关单元。 2 减小干扰源干扰能量的缓冲电路 在开关控制电源的输入部分加入缓冲电路,其由线性阻抗稳定网络组成,用于消除电力线干扰、电快速瞬变、电涌、电压高低变化和电力线谐波等潜在的干扰。缓冲电路器件参数为R1=500Ω,C=6nF,L=36mH,R=150Ω。 3 切断干扰噪声传播路径的EMI滤波 在开关电源输入和输出电路中加装EMI滤波器,是抑制传导发射的一个很有效方法。其参数主要有:放电电阻、插入损耗、Cx电容、Cy电容和电感值。其中,插入损耗是滤波器性能的一个关键参数。在考虑机械性能、环境、成本等前提下,应该尽量使插入损耗大一些。用共模、差模干扰的测量结果与标准限值,加上适当的裕量可得到滤波器的插入损耗IL。 ILCM(dB)=Vcm(dB)-Vlimt(dB)-3(dB)+M(dB) (1) ILDM(dB)=VDM(dB)-Vlimt(dB)-3(dB)+M(dB) (2) 式中,3dB表示在分离共模、差模传导干扰的测试过程中测试结果比实际值大3dB; M(dB)表示设计裕量,一般取6dB;Vlimit(dB)为相关标准如CISPR,FCC等规定的传导干扰限值。 图4是220V/50Hz交流输入的开关电源交流侧EMI滤波器的电路。Cy=3300pF,L1、L2=0.7mH,它们构成共模滤波电路,抑制0.5~30MHz的共模干扰信号。Cx=0.1μF,L3、L4=200~500μH,采用金属粉压磁芯,与L1/L2、Cx构成L-N端口间低通滤波器,用于抑制电源线上存在的0.15~ 0.5MHz差模干扰信号。R用于消除可能在滤波器中出现的静电积累。 图5是开关电源的直流输出侧滤波电路,它由共模扼流圈L1、L2,扼流圈L3和电容C1、C2组成。为了防止磁芯在较大的磁场强度下饱和而使扼流圈失去作用,磁芯必须采用高频特性好且饱和磁场强度大的恒μ磁芯。 4 用屏蔽来抑制辐射及感应干扰 开关电源干扰频谱集中在30MHz以下的频段,直径r<λ/2π,主要是近场性质的电磁场,且属低阻抗场。可用导电良好的材料对电场屏蔽,而用导磁率高的材料对磁场屏蔽。此外,还要对变压器、电感器、功率器件等采取有效的屏蔽措施。屏蔽外壳上的通风孔最好为圆形,在满足通风的条件下,孔的数量可以多,每个孔的尺寸要尽可能小。接缝处要焊接,以保证电磁的连续性。屏蔽外壳的引入、引出线处要采取滤波措施。对于电场屏蔽,屏蔽外壳一定要接地。对于磁场屏蔽,屏蔽外壳不需接地。 5 合理的PCB布局及布线 敏感线路主要是指控制电路和直接与干扰测量设备相连的线路。要降低干扰水平,最简单的方法就是增大干扰源与敏感线路的间距。但由于受电源尺寸的限制,单纯的增大间距并非解决问题的最佳途径,更为合理的方法是根据干扰电场的分布情况将敏感线路放在干扰较弱的地方。以上就是开关电源的一些技术解析。

    时间:2020-03-24 关键词: 直流 开关电源 整流

  • 电源中的各个元器件检验方法

    电源中的各个元器件检验方法

    电源中有许许多多的元器件,那么你知道如何检验吗?本篇文章主要讲解一下开关电源中的每个电子元器件是如何检验的,各种检验标准及检验方法,快来GET一下吧! 一、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。 二、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,并通告相关人员跟进。 A、贴片电容检查时应特别注意颜色、形状(体积、厚薄度),若在同一次来料中发现有几种颜色、形状的,或者与上次来料不符合的,要马上以书面形式联络客户,确认好后才可以使用,对每次来料与上次来料颜色、形状有差别的都必须留样品,以便下次对照,方便生产及检查。检查电容的电极有无破损的现象,来料中发现有误差、规格、耐压值与BOM单不一样的,一旦发现要马上联络客户。 B、自购贴片电容绝不可马虎,检查前询问清楚同型、客户,找到相应的BOM、样品认真对照料盘上的标识,是否与BOM单一致或与客户提供的来料一致,然后仔细观察形状(体积、厚薄度)、颜色是否与样品相符,对不能确定的反映给品管课长,及相关单位一起确认,并留样品。 C、不同客户的片容是不可以挪用的,在帮生产课确认片容时要特别小心,必 须询问调查清楚后才可以下结论。 D、对一块PCB板中同时出现两种容量一样,但误差不一样的要做针对性的记录,留样品,以便跟踪。 E、记录贴片电容的品牌,了解其性能好坏。 F、钽质贴片电容,检查时应注意有丝印一边为正极,常见的钽质电容规格有四种: A、B、C、D型,A型体积最小;B型体积最大,检料时如不清楚,最好找PCB板试装,检查钽质电容应注意有无破损现象,或一块PCBA中有两种相同容量的钽质电容,钽质电容是有什么特别的要求,例:RS0404A-UK 控制板100UF/16V LOW ESR是低阻抗的意思,应该用黄色的,庆德钽质电容曾来错为普通电容和型号来错现象。 G、料盘上的代表符号: CC41 1805 CG 102 K 500 T N 类型 规格 材质 容量 误差 耐压值 包装 端头材料 H、贴片电容的材质分为:NPO(好)、X7R(一般)、Y5V(差)。 三、电感 1、外观:表面无脏污、破损,电感量标识完整、清晰、型号规格正确,引线脚无氧化、弯曲、变形。 (目测法) 2、结构尺寸:电感主体尺寸、引线脚尺寸应符合装配或样品要求。 (试装或用游标卡尺测量。) 3、插件电感引脚抗折性:经抗折后,引线脚无松动、脱落。 (从引线脚根部折引线脚900,来回共折五次。) 4、电气性能:电感量、阻抗、品质因素符合产品规格书要求。 (用LCR测试仪测量) 5、可焊性:经可焊性试验后,引线脚浸锡部分上锡面应在98%以上。 (将电感器引线脚在锡炉中浸锡3-5S后取出(锡炉温度在245±5℃)) 四、二极管 1)外观检验 1 主体是否破损、破裂、变形. 2 引脚是否氧化、生鏽、脱落. 3 印刷是否模糊不清、脱落. 4 正负标识是否错误. 2)功能检测 普通二极管的功能检测 1普通二极管正向压降的检测 将被测二极管串入电路中,调整可调稳压源电压,使电流表所显示的电流值达到规格要求,此时电压表所显示的电压即为该二极管的正向压降,或用数字万用表正向电压检测电路二极管档位直接测试,所显示的值应在要求范围内. 如IN4148 锗管 正向压降一般为0.1~0.3V 硅管 正向压降一般为0.5~0.7V 普通二极管反向电流的检测 将被测二极管串入电路中,调整可调稳压源电压使电压表所显示的电压值达到规格要求,此时电流表所显示的电流值即为该二极管的反向电流. 稳压二极管的功能检测 稳压二极管稳压电压的检测. 将被测二极管串入线路中,调整可调稳压电源电压,使电流表所显示的电流达到规格要求,此时电压表所显示的电压即为该二极极管的稳压电压. 稳压二极管反向电流的检测(同普通二极管反向电流的检测) 3)焊锡试验 用30W的烙铁对其引脚做吃锡试验,3秒钟内应能吃锡良好。 五、三极管 检验项目及技术要求 1 外观:表面无破损,规格、型号标识清楚,无混料,引脚无氧化现象。 (目测法) 2 结构尺寸:各结构尺寸应符合装配或样品要求。 (试装或用游标卡尺测量。) 3 插件三极管引线脚抗折性:经抗折后,引脚无松动断裂现象。 (从引线脚根部折引线脚900,来回共折五次。) 4 电气性能:测试Vbes参数、Vces参数、BVceo参数、hFE参数 5 可焊性:经焊接后,上锡面要求大于98% (将电感器引线脚在锡炉中浸锡3-5S后取出(锡炉温度在245±5℃)) 六、MOS管 结构 1.依据样板对MOS管的结构尺寸及规格进行核对,不能有影响装配的尺寸偏差或规格不符要求; 2.引脚与管本体连接可靠,不能有松动及脱落,将引脚焊接处折弯5次以上时不能有松动或脱落; 3.MOS管的PIN脚符合产品设计要求类型; 4.试装:将MOS管与相应PCB板试装时,不能有插不到位。 性能 1.将MOS管引脚浸入235℃的锡炉内加锡2-3s,焊锡能完全包裹住引脚,不能有引脚不上锡或上锡低于80﹪; 2.上机测试:将MOS管装在测试灯板上,通电点亮灯具,灯具功率符合设计要求,灯具温度不会骤然升高,不会在80V以上出现闪烁,在室温下冷却后,不能有炸裂等现象。 3. MOS管测量: 电性能(Vbes/Vces/BVceo/HEF)参数必须符合对应规格书或承认书要求 MOS管:Vgs(V),Rds(on),Id(mA),Vdss参数必须符合对应承认书的要求。 4. 三极管的放大倍数应符合规格书或承认书的要求 外观 1.MOS管表面光洁,不能有散热铝片裂开、引脚脱离或变形; 2.MOS管不能有脏污; 3.MOS管上的相应规格参数等印字与确认样板一致,不能有错漏; 4.MOS管引脚光洁,不能有氧化发黑。 包装 1.MOS管分量用管装或者盘装装好入纸箱,确保搬运及存放时不会受压 断脚; 2.纸箱标识正确,清晰。 七、电源IC 包装 1:包装无标示,外标示与实物不一致 2:包装箱破损及严重脏圬,包装不良 3:不同型号规格混装 外观检验 1:IC 表面清洁,无脏污 2:IC丝印字体清晰,无模糊 3:IC引脚光亮,表面无氧化现象 4:IC本体无破损或断脚现象 5:IC引脚无弯曲或变形等现象 6:IC丝印字体,封装形式是否符合规格书要求 7:IC引脚无短路,引脚长短一致 尺寸规格 1:IC主体长,宽,高符合规格书要求 2:IC引脚长,宽,高和间距符合规格书要求 可焊性 1:IC引脚经上锡后表面应光亮 1:IC引脚经上锡后表面应光亮 性能:装机测试老化 八、变压器 重点针对反激 1. 初级电感量是否符合要求 2. 初级对次级匝比,初级对反馈的匝比 3. 初次级之间的电容,初级反馈的电容,次级反馈间的电容 电容越小越好,一般只有几十个P 4. 耦合程度: 初级次级耦合系数,初级反馈之间的耦合系数 测试仪的数值越大越好 5. 相位 6. 耐压,初级次级耐压,初级反馈耐压,所有线圈对磁性耐压 7. 漏感 8.外观 9. 可焊性 10. 变压器标签 11. 磁芯和骨架是否符合要求,特别是对骨架有高度要求的。 以上测试需要使用变压器综合测试仪,耐压仪。 怎样测试耦合程度,耐压和初次级电容,评判的标准是什么呢 变压器综合测试仪,耦合读数越大越好,最大100%,我想变压器达不到这个数值,一般都在80%以上,90%以下 耐压:看各个厂家的标准,一般是初级次级3750VAC 1分钟 设定电流3mA,无击穿,无闪络,无过大异响 匝间电容:越小越好(针对反激变压器) 补充 对于多绕组的变压器,有时还需要考虑同边匝间微短问题,例如: 1.漆包线生産上的不良(針孔現象); 2.各种线圈類産品在生産加工过程中漆包线受到损伤的産品。 漆包线的厚度不一样,测试电压的设置也不同; 九、安规电容 外观:检验外观是否有破损、变形、氧化等不良.标识须清晰无误,整脚是否符合插件要求.(须安规机种有报备之厂牌方可承认)(目检) 尺寸:依规格要求测量各部位尺寸,须符合实际装配要求。 电容量:置室温(25℃)环境1H后,以1KHz/0.3V测试其电容量是否在规格范围内. DF值:置室温(25℃)环境1H后,以1KHz/0.3V测试其DF值是否在规格范围内. 吃锡性:将电容引脚浸入(245℃±5℃)锡炉3秒,引脚须有95%以上吃锡. 耐压:依据规格书要求施加相应AC/DC电压,不可有耐压不良现象. 绝缘电阻:在室温(25℃)环境,端子间加500V DC电压,测其绝缘电阻值须符合规格要求. 拉弧测试:在室温(25℃)环境,端子间加电容耐压值(Y1:4KV/Y2:2.2KV),设定灵敏度为6,须符合规格要求.(只限Y电容) 端子负荷:按规格书要求在电容端子间施加相应拉力、扭力,不可有端子断裂或本体破损现象。 寿命试验:厂商附检验报告 针对X2电容的一些详细补充: 1. 电容的容量,一般有三档 +/-20% +/- 10% +/-5% 2.损耗 一般小于0.47uF的X2电容 在1KHz是损耗不能超过0.001 ,在10KHz小于0.002 一般0.47-1uF的X2电容 在1KHz是损耗不能超过0.002 ,在10KHz小于0.007 一般大于1uF的X2电容 在1KHz是损耗不能超过0.003 3.耐压 额度耐压有AC275V,AC310V,AC400V 耐受直流电压,1uF以下一般是2200V,测试电压上升速率有要求,不能超过1000V/us,iuF以上的耐压要低一些,一般只有1800V,测试时间1分钟外壳对电容器脚耐压一般是AC2120V,1分钟 4.外观 字迹清楚,引脚无氧化或锈迹 高档电容是铜脚,一般电容是铁脚或合金脚,封装材料内不能有杂质,尺寸核对 5.绝缘电阻 2个脚之间的绝缘电阻大于15000兆欧,脚对外壳大于30000兆欧 测试电压100V 6.机械冲击,机械振动,温度,阻燃特性,一般工厂不做检验或验证 7. 正常输入电压下,电容自身噪声在一般的说明书上都没有说明,但是不能代表X2电容不发声,尤其在规定的交流电压的高端。需要大家不断积累经验,这样才能更少地避免误区。

    时间:2020-03-25 关键词: 元器件 开关电源 检验

  • 电源原理图各元器件解析

    电源原理图各元器件解析

    电路中有各种各样的电路元器件,那么你都认识吗?本篇文章通过一张电路原理图,对每个元器件的功能进行详细讲解,快和小编一起来学习一下吧! 1、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。 2、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)。 3、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。 4、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),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)。 5、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1.2MΩ 1/4W)。 6、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。 7、BD1(整流二极管): 将AC电源以全波整流的方式转换为DC,由变压器所计算出的Iin值,可知只要使用1A/600V的整流二极管,因为是全波整流所以耐压只要600V即可。 8、C1(滤波电容): 由C1的大小(电容值)可决定变压器计算中的Vin(min)值,电容量愈大,Vin(min)愈高但价格亦愈高,此部分可在电路中实际验证Vin(min)是否正确,若AC Input 范围在90V~132V (Vc1 电压最高约190V),可使用耐压200V的电容;若AC Input 范围在90V~264V(或180V~264V),因Vc1电压最高约380V,所以必须使用耐压400V的电容。 9、D2(辅助电源二极管): 整流二极管,一般常用FR105(1A/600V)或BYT42M(1A/1000V),两者主要差异: 耐压不同(在此处使用差异无所谓) VF不同(FR105=1.2V,BYT42M=1.4V) 10、R10(辅助电源电阻): 主要用于调整PWM IC的VCC电压,以目前使用的3843而言,设计时VCC必须大于8.4V(Min. Load时),但为考虑输出短路的情况,VCC电压不可设计的太高,以免当输出短路时不保护(或输入瓦数过大)。 11、C7(滤波电容): 辅助电源的滤波电容,提供PWM IC较稳定的直流电压,一般使用100uf/25V电容。 12、Z1(Zener 二极管): 当回授失效时的保护电路,回授失效时输出电压冲高,辅助电源电压相对提高,此时若没有保护电路,可能会造成零件损坏,若在3843 VCC与3843 Pin3脚之间加一个Zener Diode,当回授失效时Zener Diode会崩溃,使得Pin3脚提前到达1V,以此可限制输出电压,达到保护零件的目的.Z1值的大小取决于辅助电源的高低,Z1的决定亦须考虑是否超过Q1的VGS耐压值,原则上使用公司的现有料(一般使用1/2W即可) 13、R2(启动电阻): 提供3843第一次启动的路径,第一次启动时透过R2对C7充电,以提供3843 VCC所需的电压,R2阻值较大时,turn on的时间较长,但短路时Pin瓦数较小,R2阻值较小时,turn on的时间较短,短路时Pin瓦数较大,一般使用220KΩ/2W M.O。 14、R4(Line Compensation): 高、低压补偿用,使3843 Pin3脚在90V/47Hz及264V/63Hz接近一致(一般使用750KΩ~1.5MΩ 1/4W之间)。 15、R3,C6,D1 (Snubber): 此三个零件组成Snubber,调整Snubber的目的:1.当Q1 off瞬间会有Spike产生,调整Snubber可以确保Spike不会超过Q1的耐压值,2.调整Snubber可改善EMI.一般而言,D1使用1N4007(1A/1000V)EMI特性会较好.R3使用2W M.O.电阻,C6的耐压值以两端实际压差为准(一般使用耐压500V的陶质电容)。 16、Q1(N-MOS): 目前常使用的为3A/600V及6A/600V两种,6A/600V的RDS(ON)较3A/600V小,所以温升会较低,若IDS电流未超过3A,应该先以3A/600V为考虑,并以温升记录来验证,因为6A/600V的价格高于3A/600V许多,Q1的使用亦需考虑VDS是否超过额定值。 17、R8: R8的作用在保护Q1,避免Q1呈现浮接状态。 18、R7(Rs电阻): 3843 Pin3脚电压最高为1V,R7的大小须与R4配合,以达到高低压平衡的目的,一般使用2W M.O.电阻,设计时先决定R7后再加上R4补偿,一般将3843 Pin3脚电压设计在0.85V~0.95V之间(视瓦数而定,若瓦数较小则不能太接近1V,以免因零件误差而顶到1V)。 19、R5,C3(RC filter): 滤除3843 Pin3脚的噪声,R5一般使用1KΩ 1/8W,C3一般使用102P/50V的陶质电容,C3若使用电容值较小者,重载可能不开机(因为3843 Pin3瞬间顶到1V);若使用电容值较大者,也许会有轻载不开机及短路Pin过大的问题。 20、R9(Q1 Gate电阻): R9电阻的大小,会影响到EMI及温升特性,一般而言阻值大,Q1 turn on / turn off的速度较慢,EMI特性较好,但Q1的温升较高、效率较低(主要是因为turn off速度较慢);若阻值较小, Q1 turn on / turn off的速度较快,Q1温升较低、效率较高,但EMI较差,一般使用51Ω-150Ω 1/8W。 21、R6,C4(控制振荡频率): 决定3843的工作频率,可由Data Sheet得到R、C组成的工作频率,C4一般为10nf的电容(误差为5%),R6使用精密电阻,以DA-14B33为例,C4使用103P/50VPE电容,R6为3.74KΩ 1/8W精密电阻,振荡频率约为45 KHz。 22、C5: 功能类似RC filter,主要功用在于使高压轻载较不易振荡,一般使用101P/50V陶质电容。 23、U1(PWM IC): 3843是PWM IC的一种,由Photo Coupler (U2)回授信号控制Duty Cycle的大小,Pin3脚具有限流的作用(最高电压1V),目前所用的3843中,有KA3843(SAMSUNG)及UC3843BN(S.T.)两种,两者脚位相同,但产生的振荡频率略有差异,UC3843BN较KA3843快了约2KHz,fT的增加会衍生出一些问题(例如:EMI问题、短路问题),因KA3843较难买,所以新机种设计时,尽量使用UC3843BN。 24、R1、R11、R12、C2(一次侧回路增益控制): 3843内部有一个Error AMP(误差放大器),R1、R11、R12、C2及Error AMP组成一个负回授电路,用来调整回路增益的稳定度,回路增益,调整不恰当可能会造成振荡或输出电压不正确,一般C2使用立式积层电容(温度持性较好)。 25、U2(Photo coupler): 光耦合器(Photo coupler)主要将二次侧的信号转换到一次侧(以电流的方式),当二次侧的TL431导通后,U2即会将二次侧的电流依比例转换到一次侧,此时3843由Pin6 (output)输出off的信号(Low)来关闭Q1,使用Photo coupler的原因,是为了符合安规需求(primacy to secondary的距离至少需5.6mm)。 26、R13(二次侧回路增益控制): 控制流过Photo coupler的电流,R13阻值较小时,流过Photo coupler的电流较大,U2转换电流较大,回路增益较快(需要确认是否会造成振荡),R13阻值较大时,流过Photo coupler的电流较小,U2转换电流较小,回路增益较慢,虽然较不易造成振荡,但需注意输出电压是否正常。 27、U3(TL431)、R15、R16、R18: 调整输出电压的大小, ,输出电压不可超过38V(因为TL431 VKA最大为36V,若再加Photo coupler的VF值,则Vo应在38V以下较安全),TL431的Vref为2.5V,R15及R16并联的目的使输出电压能微调,且R15与R16并联后的值不可太大(尽量在2KΩ以下),以免造成输出不准。 28、R14,C9(二次侧回路增益控制): 控制二次侧的回路增益,一般而言将电容放大会使增益变慢;电容放小会使增益变快,电阻的特性则刚好与电容相反,电阻放大增益变快;电阻放小增益变慢,至于何谓增益调整的最佳值,则可以Dynamic load来量测,即可取得一个最佳值。 29、D4(整流二极管): 因为输出电压为3.3V,而输出电压调整器(Output Voltage Regulator)使用TL431(Vref=2.5V)而非TL432(Vref=1.25V),所以必须多增加一组绕组提供Photo coupler及TL431所需的电源,因为U2及U3所需的电流不大(约10mA左右),二极管耐压值100V即可,所以只需使用1N4148(0.15A/100V)。 30、C8(滤波电容): 因为U2及U3所需的电流不大,所以只要使用1u/50V即可。 31、D5(整流二极管): 输出整流二极管,D5的使用需考虑: 1)电流值; 2)二极管的耐压值。 以此电源为例,输出电流4A,使用10A的二极管(Schottky)应该可以,但经点温升验证后发现D5温度偏高,所以必须换为15A的二极管,因为10A的VF较15A的VF 值大。耐压部分40V经验证后符合,因此最后使用15A/40V Schottky。 32、C10,R17(二次侧snubber): D5在截止的瞬间会有spike产生,若spike超过二极管(D5)的耐压值,二极管会有被击穿的危险,调整snubber可适当的减少spike的电压值,除保护二极管外亦可改善EMI,R17一般使用1/2W的电阻,C10一般使用耐压500V的陶质电容,snubber调整的过程(264V/63Hz)需注意R17,C10是否会过热,应避免此种情况发生。 33、C11,C13(滤波电容): 二次侧第一级滤波电容,应使用内阻较小的电容(LXZ,YXA…),电容选择是否洽当可依以下三点来判定: 1)输出Ripple电压是符合规格; 2)电容温度是否超过额定值; 3)电容值两端电压是否超过额定值。 34、R19(假负载): 适当的使用假负载可使线路更稳定,但假负载的阻值不可太小,否则会影响效率,使用时亦须注意是否超过电阻的额定值(一般设计只使用额定瓦数的一半)。 35、L3,C12(LC滤波电路): LC滤波电路为第二级滤波,在不影响线路稳定的情况下,一般会将L3 放大(电感量较大),如此C12可使用较小的电容值。以上就是电路中的一些元器件的认识,相信对大家会有一定的帮助。

    时间:2020-03-25 关键词: 元器件 开关电源 原理图

  • 开关电源真假负载检验

    开关电源真假负载检验

    相信很多人都认识电源,那么如何判断电源负载呢?开关电源在什么情况接什么样的负载,什么时候是真负载,什么时候是假负载,为什么接假负载,这是我们需要了解的内容。开关电源在负载短路时会造成输出电压降低,同样在负载开路或空载时输出电压会升高。 在检修中一般采用假负载取代法,以区分是电源部分有故障还是负载电路有故障。关于假负载的选取,一般选取40W或60W的灯泡作假负载(大屏幕彩色电视机可选用100W以上的灯泡作假负载),优点是直观方便,根据灯泡是否发光和发光的亮度可知电源是否有电压输出及输出电压的高低。 但缺点也是显而易见的,例如60W的灯泡其热态电阻为500Ω,而冷态电阻却只有50Ω左右。根据下表可以看出:假设电源主电压输出为100V,当用60W灯泡作假负载时,电源工作时的电流为200mA,但启动时的主负载电流却达到了2A,是正常工作电流的10倍,因此,用灯泡作假负载,易使电源启动困难,由于灯泡功率越大,冷态电阻越小,因此,大功率灯泡启动电流更大,电源启动更困难。 计算电源的启动电流与工作电流时,可以利用I=U/R这个公式计算出:电源启动时负载电流为100V/50Ω=2A,电源工作时负载电流为100V/500Ω=0.2A不过需要注意的是:以上为理论计算,实际可能有出入。为了减小启动电流,可采用50W的电烙铁作假负载(冷热态阻值均为900Ω)或50W/300Ω电阻,它比使用60W灯泡更为准确。 有些电源是可以直接接假负载的,有些电源则不可以,需要具体问题具体分析,下面按3类情况详解下。 第一类为他激式的开关电源。 对于无行脉冲同步的他激式电源(如长虹N2918型彩色电视机),可断开行负载直接接假负载。对于有行脉冲锁频且间接取样的他激式开关电源(如熊猫2928型彩色电视机),直接接假负载时(特别是接功率较大的灯泡如150W),输出电压可能下降较多或无输出,因为此类电源,虽然行脉冲的加入只是起同步和锁频的作用,而不参与振荡,但是,行同步脉冲可使开关管导通时间提前,这时的电源带负载能力最强,若断开了行负载,行同步脉冲也就失去了作用,电源带负载的能力必然降低,加之间接取样的电源稳压灵敏度较低,输出电压也必然有所降低。但此类电源若稳压电路采用直接取样(取样电压取自开关变压器次级),则由于稳压灵敏度较高,可脱开行负载而直接接假负载甚至可空载进行检修。 第二类为行脉冲同步的开关电源可断开行负载直接接假负载。 这种开关电源纯属自激式开关电源,在开关管基极引入正向行逆程脉冲的目的是使开关管自激振荡与行脉冲同步,将开关电源的脉冲辐射对屏幕的斜条干扰限制于行扫描逆程,因而屏幕上看不到干扰。加在开关管基极上的行脉冲,只是使开关管在截止期提前导通,基本不构成辅助激励功能,所以,称为行脉冲同步的开关电源。判别是否属此种电源的方法是,断开行逆程脉冲时开关电源只出现叫声(因振荡频率变低),输出电压并不下降。因此,这种电源可以断开行扫描电路,用假负载法维修。 第三类为行脉冲辅助激励的开关电源。 这种开关电源的行逆程脉冲,不但完成对开关电源自激振荡频率的同步,而且构成开关管反馈网络不可缺少的一部分。这种开关电源工作的过程是:开机后开关管产生自激振荡,在额定负载下其反馈网络只能使输出端产生低于正常输出40%的电压,此电压使行扫描启动,由行脉冲的反馈给开关管以辅助激励,才能达到额定电压输出。这样做有两个目的:一是有降压保护功能,一旦行扫描电路有故障,无论开路还是短路,开关电源输出电压都降为原值的60%,使损坏范围缩小。 二是电源和行扫描都具有极短时间的软启动过程,减小电源和行扫描的故障率。此类电源,若去掉反馈的行脉冲电路,此时电源输出电压下降40%~60%,甚至输出电压很低。很明显,这种电源不能直接断开行扫描用假负载法检修,因为此时即使电源电路正常,也不可能输出额定电压。区分电源和行扫描电路故障的方法是用外接电源单独给行扫描电路供电,若行扫描电路工作正常,说明开关电源不良。以上就是电源负载的判断方法,希望对大家有所帮助。

    时间:2020-03-25 关键词: 开关电源 负载电路 真假负载

  • 噪音问题解析

    噪音问题解析

    很多人都听过电源的一些噪音,那么它是怎么一回事呢?噪音”不是问题,我们探讨关于开关电源做音响的电源有“噪音”,对于工程师这个问题是比较头疼的,该如何避免或者需要注意哪些因素呢? 开关电源(包括AC/DC转换器、DC/DC转换器、AC/DC模块和DC/DC模块)与线性电源相比较,最突出的优点是转换效率高,一般可达80%~85%,高的可达90%~97%;其次,开关电源采用高频变压器替代了笨重的工频变压器,不仅重量减轻,体积也减小了,越来越多的作为音响视听设备的供电电源。但由于其开关管工作于高频开关状态,输出的纹波和噪声电压较大,一般为输出电压的1%左右(低的为输出电压的0.5%左右),最好产品的纹波和噪声电压也有几十毫伏(mV)。尽管开关电源的工作频率远超过人类的听力范围,但它们在特定的负载条件下仍会产生音频噪声。由此带来的电流声偏大一直是很多工程人员在设计过程中颇为头疼的难题。 开关电源噪音来源于PCB设计/电路振荡/磁元件三方面: 1)电路振荡,电源输出有很大的低频稳波。多是电路稳定余度不够引起。理论上可以用系统控制理论中的频域法/时域法或劳斯判据做理论分析。现在;可以用计算机仿真方法方便的验证电路稳定性,以避免自激振荡发生,有多款软件可以用。对于已经做好的电路,可以增加输出滤波电容或电感/改变信号反馈位置/增加PI调节的积分电容/减少开环放大倍数等方法改善。 2)PCB设计 A)主要是EMI噪音引起,射频噪音调整PI调节器,使输出误差信号中包含扰动。主要查看高频电容是否离开关元件太远,是否有大的C形环绕布线等等... B)控制电路的PCB线至少有两点以上和功率电路共用。PCB覆铜线并非理想导体,它总是可以等效成电感或电阻体,当功率电流流过了和控制回路共用的PCB线,在PCB上产生电压降落,控制电路各节点分散在不同位置时,功率电流引起的电压降对控制网络家入了扰动,使电路发出噪音。这显现多发生在功率地线上,注意单点接地可以改善。 3)磁元件 磁材有磁至应变的特点,漆包线也会在泄露磁场中受到电动力的左右,这些因素的共同作用下,局部会发生泛音或1/N频率的共振。改变开关频率和磁元件浸漆可以改善。 在产品应用过程中关于这方面的心得和大家分享一下。 问题分析: 扬声器在开关电源供电,无信号输入情况下,输出端可以听到明显的电流声,而当使用直流稳压电源或电池供电时,则电流声极小,耳朵贴近扬声器都很难感觉得到。经过测试分析,电流声与供电电源有很大的关系:开关电源的纹波造成的。 解决方案: 在音频功放IC电源前端加一个LC滤波电路(如下图所示) 开关电源噪音解决方法 经过验证,在功放IC电源前端增加该LC滤波电路后,使用开关电源供电时,从扬声器听到的电流噪声极小,有非常大的改善。 注:我们使用的电感是绕线电感,电容是1000uF/16V电解电容(体积较小),若L和C中的任意一个数值增大,电流声都会得到更多改善。 为什么开关电源做音响的电源有噪音? 开关电源要比变压器-整流器-稳压电路好的多,其振荡频率在1000KHZ以上,人耳没有可能听到,谐波频率更高,但它有一个最大间题就是开关电源代负载能力的间题,大功率的开关电源到现在为止还是一个研究课题.以我看音响的电源有噪音的原因如下一,由于开关电源代负载能力不够,使功放输出级OCL电路产生了交越失真 二,由于开关电源代负载能力不够,过载使电源本身处于要停振的状态,振荡频率下降到10-100KHZ时产生的干扰,同时输出电压下降很大,对功放的各部分电路都有影响建议你在做功放输出级OCL电路时用小功率的对管试一试。以上就是电源噪音的一些讲解,希望对设计者有参考作用。

    时间:2020-03-25 关键词: 开关电源 线性电源 供电电源

  • 值得看的工程师的电源设计心得

    值得看的工程师的电源设计心得

    现在的电源越来越多,那么如何设计电源呢?现如今,在一个电子系统中,电源部分的设计可谓是相当的重要,本篇文章主要想通过和大家探讨一些自己关于电源设计的心得,来个抛砖引玉,让我们在电源设计方面能够都有所深入和长进。 Q1、如何来评估一个系统的电源需求? Answer:对于一个实际的电子系统,要认真的分析它的电源需求。不仅仅是关心输入电压,输出电压和电流,还要仔细考虑总的功耗,电源实现的效率,电源部分对负载变化的瞬态响应能力,关键器件对电源波动的容忍范围以及相应的允许的电源纹波,还有散热问题等等。功耗和效率是密切相关的,效率高了,在负载功耗相同的情况下总功耗就少,对于整个系统的功率预算就非常有利了,对比LDO和开关电源,开关电源的效率要高一些。同时,评估效率不仅仅是看在满负载的时候电源电路的效率,还要关注轻负载的时候效率水平。 至于负载瞬态响应能力,对于一些高性能的CPU应用就会有严格的要求,因为当CPU突然开始运行繁重的任务时,需要的启动电流是很大的,如果电源电路响应速度不够,造成瞬间电压下降过多过低,造成CPU运行出错。一般来说,要求的电源实际值多为标称值的+-5%,所以可以据此计算出允许的电源纹波,当然要预留余量的。散热问题对于那些大电流电源和LDO来说比较重要,通过计算也是可以评估是否合适的。 Q2、如何选择合适的电源实现电路? Answer:根据分析系统需求得出的具体技术指标,可以来选择合适的电源实现电路了。一般对于弱电部分,包括了LDO(线性电源转换器),开关电源电容降压转换器和开关电源电感电容转换器。相比之下,LDO设计最易实现,输出纹波小,但缺点是效率有可能不高,发热量大,可提供的电流相较开关电源不大等等。 而开关电源电路设计灵活,效率高,但纹波大,实现比较复杂,调试比较烦琐等等。 Q3、如何为开关电源电路选择合适的元器件和参数? Answer:很多的未使用过开关电源设计的工程师会对它产生一定的畏惧心理,比如担心开关电源的干扰问题,PCBlayout问题,元器件的参数和类型选择问题等。其实只要了解了,使用一个开关电源设计还是非常方便的。一个开关电源一般包含有开关电源控制器和输出两部分,有些控制器会将MOSFET集成到芯片中去,这样使用就更简单了,也简化了PCB设计,但是设计的灵活性就减少了一些。 开关控制器基本上就是一个闭环的反馈控制系统,所以一般都会有一个反馈输出电压的采样电路以及反馈环的控制电路。因此这部分的设计在于保证精确的采样电路,还有来控制反馈深度,因为如果反馈环响应过慢的话,对瞬态响应能力是会有很多影响的。 而输出部分设计包含了输出电容,输出电感以及MOSFET等等,这些的选择基本上就是要满足一个性能和成本的平衡,比如高的开关频率就可以使用小的电感值(意味着小的封装和便宜的成本),但是高的开关频率会增加干扰和对MOSFET的开关损耗,从而效率降低。使用低的开关频率带来的结果则是相反的。 对于输出电容的ESR和MOSFET的Rds_on参数选择也是非常关键的,小的ESR可以减小输出纹波,但是电容成本会增加,好的电容会贵嘛。开关电源控制器驱动能力也要注意,过多的MOSFET是不能被良好驱动的。 一般来说,开关电源控制器的供应商会提供具体的计算公式和使用方案供工程师借鉴的。 Q4、如何调试开关电源电路? Answer:有一些经验可以共享给大家 1) 电源电路的输出输出通过低阻值大功率电阻接到板内,这样在不焊电阻的情况下可以先做到电源电路的先调试,避开后面电路的影响。 2) 一般来说开关控制器是闭环系统,如果输出恶化的情况超过了闭环可以控制的范围,开关电源就会工作不正常,所以这种情况就需要认真检查反馈和采样电路。特别是如果采用了大ESR值的输出电容,会产生很多的电源纹波,这也会影响开关电源的工作的。 Q5、接地技术的讨论① ①为什么要接地? Answer:接地技术的引入最初是为了防止电力或电子等设备遭雷击而采取的保护性措施,目的是把雷电产生的雷击电流通过避雷针引入到大地,从而起到保护建筑物的作用。 同时,接地也是保护人身安全的一种有效手段,当某种原因引起的相线(如电线绝缘不良,线路老化等)和设备外壳碰触时,设备的外壳就会有危险电压产生,由此生成的故障电流就会流经PE线到大地,从而起到保护作用。 随着电子通信和其它数字领域的发展,在接地系统中只考虑防雷和安全已远远不能满足要求了。比如在通信系统中,大量设备之间信号的互连要求各设备都要有一个基准‘地’作为信号的参考地。 而且随着电子设备的复杂化,信号频率越来越高,因此,在接地设计中,信号之间的互扰等电磁兼容问题必须给予特别关注,否则,接地不当就会严重影响系统运行的可靠性和稳定性。最近,高速信号的信号回流技术中也引入了“地”的概念。 Q6、接地技术的讨论② ②接地的定义 Answer: 在现代接地概念中、对于线路工程师来说,该术语的含义通常是‘线路电压的参考点’;对于系统设计师来说,它常常是机柜或机架;对电气工程师来说,它是绿色安全地线或接到大地的意思。一个比较通用的定义是“接地是电流返回其源的低阻抗通道”。注意要求是”低阻抗”和“通路”。 Q7、接地技术的讨论③ ③常见的接地符号 Answer: PE,PGND,FG-保护地或机壳;BGND或DC-RETURN-直流-48V(24V)电源(电池)回流;GND-工作地;DGND-数字地;AGND-模拟地;LGND-防雷保护地 Q8、接地技术的讨论④ ④合适的接地方式 Answer: 接地有多种方式,有单点接地,多点接地以及混合类型的接地。而单点接地又分为串联单点接地和并联单点接地。一般来说,单点接地用于简单电路,不同功能模块之间接地区分,以及低频(f<1MHz)电子线路。当设计高频(f>10MHz)电路时就要采用多点接地了或者多层板(完整的地平面层)。 Q9、接地技术的讨论⑤ ⑤信号回流和跨分割的介绍 Answer1:对于一个电子信号来说,它需要寻找一条最低阻抗的电流回流到地的途径,所以如何处理这个信号回流就变得非常的关键。 第一,根据公式可以知道,辐射强度是和回路面积成正比的,就是说回流需要走的路径越长,形成的环越大,它对外辐射的干扰也越大,所以,PCB布板的时候要尽可能减小电源回路和信号回路面积。 第二,对于一个高速信号来说,提供有好的信号回流可以保证它的信号质量,这是因为PCB上传输线的特性阻抗一般是以地层(或电源层)为参考来计算的,如果高速线附近有连续的地平面,这样这条线的阻抗就能保持连续,如果有段线附近没有了地参考,这样阻抗就会发生变化,不连续的阻抗从而会影响到信号的完整性。所以,布线的时候要把高速线分配到靠近地平面的层,或者高速线旁边并行走一两条地线,起到屏蔽和就近提供回流的功能。 第三,为什么说布线的时候尽量不要跨电源分割,这也是因为信号跨越了不同电源层后,它的回流途径就会很长了,容易受到干扰。当然,不是严格要求不能跨越电源分割,对于低速的信号是可以的,因为产生的干扰相比信号可以不予关心。对于高速信号就要认真检查,尽量不要跨越,可以通过调整电源部分的走线。(这是针对多层板多个电源供应情况说的) 对于一般器件来说,就近接地是最好的,采用了拥有完整地平面的多层板设计后,对于一般信号的接地就非常容易了,基本原则是保证走线的连续性,减少过孔数量;靠近地平面或者电源平面,等等。 Q10、接地技术的讨论⑥ ⑥为什么要将模拟地和数字地分开,如何分开? Answer:模拟信号和数字信号都要回流到地,因为数字信号变化速度快,从而在数字地上引起的噪声就会很大,而模拟信号是需要一个干净的地参考工作的。如果模拟地和数字地混在一起,噪声就会影响到模拟信号。一般来说,模拟地和数字地要分开处理,然后通过细的走线连在一起,或者单点接在一起。总的思想是尽量阻隔数字地上的噪声窜到模拟地上。当然这也不是非常严格的要求模拟地和数字地必须分开,如果模拟部分附近的数字地还是很干净的话可以合在一起。 Q11、接地技术的讨论⑦ ⑦单板上的信号如何接地? Answer:对于一般器件来说,就近接地是最好的,采用了拥有完整地平面的多层板设计后,对于一般信号的接地就非常容易了,基本原则是保证走线的连续性,减少过孔数量;靠近地平面或者电源平面,等等。 Q12、接地技术的讨论⑧ ⑧单板的接口器件如何接地? Answer:有些单板会有对外的输入输出接口,比如串口连接器,网口RJ45连接器等等,如果对它们的接地设计得不好也会影响到正常工作,例如网口互连有误码,丢包等,并且会成为对外的电磁干扰源,把板内的噪声向外发送。一般来说会单独分割出一块独立的接口地,与信号地的连接采用细的走线连接,可以串上0欧姆或者小阻值的电阻。细的走线可以用来阻隔信号地上噪音过到接口地上来。同样的,对接口地和接口电源的滤波也要认真考虑。 Q13、接地技术的讨论⑨ ⑨带屏蔽层的电缆线的屏蔽层如何接地? Answer:屏蔽电缆的屏蔽层都要接到单板的接口地上而不是信号地上,这是因为信号地上有各种的噪声,如果屏蔽层接到了信号地上,噪声电压会驱动共模电流沿屏蔽层向外干扰,所以设计不好的电缆线一般都是电磁干扰的最大噪声输出源。当然前提是接口地也要非常的干净。以上就是电源设计工程师的经验分享,相信对大家有所帮助。

    时间:2020-03-25 关键词: 电路 开关电源 电源设计

  • PCB覆铜注意事项

    PCB覆铜注意事项

    现在从事电子行业的工程师越来越多,为社会的发展提供电子产品的支撑,从事电子行业的工程师都知道,PCB覆铜是再普遍不过的事了,那么关于覆铜,究竟是“利大于弊”还是“弊大于利”,这个问题你有没有好好想过呢? 所谓覆铜,就是将PCB上闲置的空间作为基准面,然后用固体铜填充,这些铜区又称为灌铜。覆铜的意义在于,减小地线阻抗,提高抗干扰能力;降低压降,提高电源效率;与地线相连,还可以减小环路面积。覆铜作为PCB设计的一个重要环节,不管是国产的青越锋PCB设计软件,还国外的一些Protel,PowerPCB都提供了智能覆铜功能,那么怎样才能敷好铜,我将自己一些想法与大家一起分享,希望能给同行带来益处。 所谓覆铜,就是将PCB上闲置的空间作为基准面,然后用固体铜填充,这些铜区又称为灌铜。覆铜的意义在于,减小地线阻抗,提高抗干扰能力;降低压降,提高电源效率;与地线相连,还可以减小环路面积。也出于让PCB 焊接时尽可能不变形的目的,大部分PCB 生产厂家也会要求PCB 设计者在PCB 的空旷区域填充铜皮或者网格状的地线,覆铜如果处理的不当,那将得不赏失,究竟覆铜是“利大于弊”还是“弊大于利”? 大家都知道在高频情况下,印刷电路板上的布线的分布电容会起作用,当长度大于噪声频率相应波长的1/20 时,就会产生天线效应,噪声就会通过布线向外发射,如果在PCB 中存在不良接地的覆铜话,覆铜就成了传播噪音的工具,因此,在高频电路中,千万不要认为,把地线的某个地方接了地,这就是“地线”,一定要以小于λ/20 的间距,在布线上打过孔,与多层板的地平面“良好接地”。如果把覆铜处理恰当了,覆铜不仅具有加大电流,还起了屏蔽干扰的双重作用。 覆铜一般有两种基本的方式,就是大面积的覆铜和网格铜,经常也有人问到,大面积覆铜好还是网格覆铜好,不好一概而论。为什么呢?大面积覆铜,具备了加大电流和屏蔽双重作用,但是大面积覆铜,如果过波峰焊时,板子就可能会翘起来,甚至会起泡。因此大面积覆铜,一般也会开几个槽,缓解铜箔起泡,单纯的网格覆铜主要还是屏蔽作用,加大电流的作用被降低了,从散热的角度说,网格有好处(它降低了铜的受热面)又起到了一定的电磁屏蔽的作用。但是需要指出的是,网格是使由交错方向的走线组成的,我们知道对于电路来说,走线的宽度对于电路板的工作频率是有其相应的“电长度“的(实际尺寸除以工作频率对应的数字频率可得,具体可见相关书籍),当工作频率不是很高的时候,或许网格线的作用不是很明显,一旦电长度和工作频率匹配时,就非常糟糕了,你会发现电路根本就不能正常工作,到处都在发射干扰系统工作的信号。所以对于使用网格的同仁,我的建议是根据设计的电路板工作情况选择,不要死抱着一种东西不放。因此高频电路对抗干扰要求高的多用网格,低频电路有大电流的电路等常用完整的铺铜。 说了这么多,那么我们在覆铜中,为了让覆铜达到我们预期的效果,那么覆铜方面需要注意那些问题: 1)如果PCB的地较多,有SGND、AGND、GND,等等,就要根据PCB板面位置的不同,分别以最主要的“地”作为基准参考来独立覆铜,数字地和模拟地分开来覆铜自不多言,同时在覆铜之前,首先加粗相应的电源连线:5.0V、3.3V等等,这样一来,就形成了多个不同形状的多变形结构。 2)对不同地的单点连接,做法是通过0欧电阻或者磁珠或者电感连接; 3)晶振附近的覆铜,电路中的晶振为一高频发射源,做法是在环绕晶振覆铜,然后将晶振的外壳另行接地。 4)孤岛(死区)问题,如果觉得很大,那就定义个地过孔添加进去也费不了多大的事。 5)在开始布线时,应对地线一视同仁,走线的时候就应该把地线走好,不能依靠于覆铜后通过添加过孔来消除为连接的地引脚,这样的效果很不好。 6)在板子上最好不要有尖的角出现(≤180度),因为从电磁学的角度来讲,这就构成的一个发射天线!对于其他总会有一影响的只不过是大还是小而已,我建议使用圆弧的边沿线。 7)多层板中间层的布线空旷区域,不要覆铜。因为你很难做到让这个覆铜“良好接地” 8)设备内部的金属,例如金属散热器、金属加固条等,一定要实现“良好接地”。 9)三端稳压器的散热金属块,一定要良好接地。晶振附近的接地隔离带,一定要良好接地。总之:PCB 上的覆铜,如果接地问题处理好了,肯定是“利大于弊”,它能减少信号线的回流面积,减小信号对外的电磁干扰。以上就是PCB覆铜的一些注意事项,希望对大家有所帮助。

    时间:2020-03-26 关键词: 开关电源 pcb设计 pcb覆铜

  • PCB拼版的一些小方法

    PCB拼版的一些小方法

    现在的科学技术的发展,推动了PCB的不断革新,PCB拼板其实就是把几个PCB单元板采用各种可能的连接方式组合在一起。通常情况下,硬件设计师在设计一块PCB时,他考虑的是电气信号和线路板上元件的排布,关注的是产品的功能问题。而对于PCB的制造及组装方面就考虑较少。要实现PCB的制造顺利,特别是SMT组装方面,就需要特别关注PCB的拼板设计了。接下来,我们就来介绍一下PCB拼版的10个小技巧,跟着小编一起来学习吧! 1)PCB拼板的外框(夹持边)应采用闭环设计,确保PCB拼板固定在夹具上以后不会变形。 2)PCB拼板宽度≤260mm(SIEMENS线)或≤300mm(FUJI线);如果需要自动点胶,PCB拼板宽度×长度≤125 mm×180 mm。 3)PCB拼板外形尽量接近正方形,推荐采用2×2、3×3……拼板;但不要拼成阴阳板。 4)小板之间的中心距控制在75mm~145mm之间。 5)设置基准定位点时,通常在定位点的周围留出比其大1.5mm的无阻焊区。 6)拼板外框与内部小板、小板与小板之间的连接点附近不能有大的器件或伸出的器件,且元器件与PCB板的边缘应留有大于0.5mm的空间,以保证切割刀具正常运行。 7)在拼板外框的四角开出四个定位孔,孔径4mm±0.01mm。孔的强度要适中,保证在上下板过程中不会断裂。孔径及位置精度要高,孔壁光滑无毛刺。 8)PCB拼板内的每块小板至少要有三个定位孔,3≤孔径≤6mm,边缘定位孔1mm内不允许布线或者贴片。 9)用于PCB的整板定位和用于细间距器件定位的基准符号,原则上间距小于0.665mm的QFP应在其对角位置设置。用于拼版PCB子板的定位基准符号应成对使用,布置于定位要素的对角处。 10)大的元器件要留有定位柱或者定位孔,重点如I/O接口、麦克风、电池接口、微动开关、耳机接口、马达等。 文末附:PCB设计软件推荐 市场上PCB设计软件种类比较多,有付费的也有免费的,目前普及率比较高的软件有以下这三种:Altium Designer、PADS、Cadence Allegro,它们各自有哪些优缺点呢?下面一起来了解一下。 Altium Designer(AD):大多数PCB工程师接触的设计软件基本是从AD开始的,AD作为简单易学的基础入门级硬件设计软件,它适合用来绘制简单的单双面板及四六层板,通过原理图设计、电路仿真、PCB绘制、信号完整性分析等多方面技术的完美融合,使PCB工程师可以轻松地进行设计,若能熟练使用这个软件,将会大大提高电路设计的质量与效率。 PADS:使用这款软件的人群比较多,好用、简单、易上手,相对来说比Protel更加便捷易操作,这款软件比较适合中低端设计,堪称中低端中的王者。他的特点是容易与原理图交互,不像Allegro有时原理图与PCB连不上,此外,还支持实时修改网络,适合于改动不大或是简单板的走线。 Cadence allegro:这款软件最大的优势在于修线非常方便,偏向于智能化,能实时显示DRC。此外,贴线方面也比较方便,走线和绕线都很方便。如今,团队化的优势越来越明显,Allegro在多人合作上比其他PCB软件更具优势。以上就是PCB的一些小技巧,需要我们的工程师在实践中不断积累经验。

    时间:2020-03-26 关键词: 开关电源 电源设计 pcb设计

  • 电路故障分析与定位技术

    电路故障分析与定位技术

    相信很多人都认识电路,那么电路有问题应该如何排查呢?本篇文章主要讨论一下电路故障分析与定位的常用方法。电子工程师都知道,电路的故障类型较多,产生故障的原因也各有不同,因此排除故障的方法也不一样。当电路发生故障时,根据故障现象,通过检查、测量,分析故障产生的原因并确定故障的部位,找到发生故障的元器件的过程。 一般比较简单的电路,其故障原因往往也比较简单,故障的分析与定位较容易;而较为复杂的电路,其故障往往也较为复杂,故障原因的分析与定位相对也就要困难一些。 一、直接观察法 所谓直接观察法是指不借助于任何的仪器设备,直接观察待查电路的表面来发现问题、寻找故障的方法,一般分为静态观察和通电检查两种,其中的静态观察包括如下几方面内容。 1)观察印制及元器件表面是否有烧焦的印迹,连线及元器件是否有脱落、断裂等现象发生。 2)观察仪器使用情况。仪器类型选择是否合适,功能、量程的选用有无差错,共地连接的处理是否妥善等。首选排除外部故障,再进行电路本身的观察。 3)观察电路供电情况。电源的电压值和极性是否符合要求,电源是否已确实接入了电路等。 4)观察元器件安装情况。电解电容的极性、二极管和三极管的引线端子、的引线端子有无接错、漏接、互碰等情况,安装位置是否合理,对于扰源有无屏蔽措施等。 5)观察布线情况。输入和输出线、强电和弱点线、交流和直流线等是否违反布线原则。 静态观察后可进行通电检查。接通电源后,观察元器件有无发烫、冒烟等情况,变压器有无焦味或发热及异常声响。 直接观察法适用于对故障进行初步检查,可以发现一些较明细的故障。 二、仪器测试法 1)断电测试法 是在电路断电条件下,利用万用表欧姆档测量电路或元器件电阻值,借以判断故障的方法。 如检查电路中连线、焊点及熔丝等是否断路,测量电阻值、电容器漏电、电感器的通断,检查半导体器件的好坏等。 测试时,为了避免相关支路的影响,被测元器件的一端一般应与电路断开,同时,为了保护元器件,不要使用高阻挡和低阻挡,以防止高电压或大电流损坏电路中半导体器件的PN结。 2)带电测试法 是一种在电路带电条件下,借助于仪器测量电路中各点静态电压值或电压波形等,并进行理论分析,寻找故障所在部位的方法。 如检查晶体管静态工作点是否正常,集成器件的静态参数是否符合要求,数字电路的逻辑关系是否正确等。 3)信号寻迹法 是根据需要在电路输入端加入符合要求的信号,按照信号的流程从前级到后级,用示波器或电压表等仪器逐级检查信号在电路内各部分黄子健传输的情况,分析ID安路的功能是否正常,从而判断故障所在部位。 通常应在电路静态工作点处于正常的条件下使用这种方法。 4)分割测试法 对于一些有反馈的环形电路,它们各级的工作情况互有牵连,这时可以采用分割环路的方法,将反馈环去掉,然后逐级检查,可以更快的查出故障部位。 对自激振荡现象也可以用这种方法检查。 5)对比法 怀疑某一电路存在问题时,可找一个相同的正常电路进行比对,将两者的状态、参数进行逐项对比,很快就可以找到电路中不正常的参数,进而分析出故障原因并查找到故障点。 6)替代法 有时故障比较隐蔽,不能很快找到,需要进一步检查,这时可用已调试好的单元电路或组件代替有疑问的单元电路,以此来判断是否出在此单元电路。 在确定了有问题的单元电路后,还可以在该单元电路中采用局部替代法,用确认良好的元器件将怀疑有问题的元器件替代下来,逐步缩小故障的怀疑范围,最终找到故障点。希望大家在阅读了本篇文章之后,对于电路出问题的时候,知道怎么下手去解决。

    时间:2020-03-26 关键词: 电路设计 开关电源 电路故障分析

  • 电源设计经验总结

    电源设计经验总结

    科学技术的快速发展,需要工程师的能力也越来越高,对于一个电子工程师来说,电源部分的设计才是工作的核心,为此,我想通过本篇文章的几个问题和大家探讨一些自己关于电源设计的心得,让我们在电源设计方面能够都有所深入和长进。 Q1:如何来评估一个系统的电源需求 Answer:对于一个实际的电子系统,要认真的分析它的电源需求。不仅仅是关心输入电压,输出电压和电流,还要仔细考虑总的功耗,电源实现的效率,电源部分对负载变化的瞬态响应能力,关键器件对电源波动的容忍范围以及相应的允许的电源纹波,还有散热问题等等。功耗和效率是密切相关的,效率高了,在负载功耗相同的情况下总功耗就少,对于整个系统的功率预算就非常有利了,对比LDO和开关电源,开关电源的效率要高一些。同时,评估效率不仅仅是看在满负载的时候电源电路的效率,还要关注轻负载的时候效率水平。 至于负载瞬态响应能力,对于一些高性能的CPU应用就会有严格的要求,因为当CPU突然开始运行繁重的任务时,需要的启动电流是很大的,如果电源电路响应速度不够,造成瞬间电压下降过多过低,造成CPU运行出错。 一般来说,要求的电源实际值多为标称值的+-5%,所以可以据此计算出允许的电源纹波,当然要预留余量的。 散热问题对于那些大电流电源和LDO来说比较重要,通过计算也是可以评估是否合适的。 Q2:如何选择合适的电源实现电路 Answer:根据分析系统需求得出的具体技术指标,可以来选择合适的电源实现电路了。一般对于弱电部分,包括了LDO(线性电源转换器),开关电源电容降压转换器和开关电源电感电容转换器。相比之下,LDO设计最易实现,输出纹波小,但缺点是效率有可能不高,发热量大,可提供的电流相较开关电源不大等等。而开关电源电路设计灵活,效率高,但纹波大,实现比较复杂,调试比较烦琐等等 Q3:如何为开关电源电路选择合适的元器件和参数 Answer:很多的未使用过开关电源设计的工程师会对它产生一定的畏惧心理,比如担心开关电源的干扰问题,PCB layout问题,元器件的参数和类型选择问题等。其实只要了解了,使用一个开关电源设计还是非常方便的。 一个开关电源一般包含有开关电源控制器和输出两部分,有些控制器会将MOSFET集成到芯片中去,这样使用就更简单了,也简化了PCB设计,但是设计的灵活性就减少了一些。 开关控制器基本上就是一个闭环的反馈控制系统,所以一般都会有一个反馈输出电压的采样电路以及反馈环的控制电路。因此这部分的设计在于保证精确的采样电路,还有来控制反馈深度,因为如果反馈环响应过慢的话,对瞬态响应能力是会有很多影响的。 而输出部分设计包含了输出电容,输出电感以及MOSFET等等,这些的选择基本上就是要满足一个性能和成本的平衡,比如高的开关频率就可以使用小的电感值(意味着小的封装和便宜的成本),但是高的开关频率会增加干扰和对MOSFET的开关损耗,从而效率降低。使用低的开关频率带来的结果则是相反的。 对于输出电容的ESR和MOSFET的Rds_on参数选择也是非常关键的,小的ESR可以减小输出纹波,但是电容成本会增加,好的电容会贵嘛。开关电源控制器驱动能力也要注意,过多的MOSFET是不能被良好驱动的。 一般来说,开关电源控制器的供应商会提供具体的计算公式和使用方案供工程师借鉴的。 Q4:如何调试开关电源电路 Answer:有一些经验可以共享给大家 1: 电源电路的输出输出通过低阻值大功率电阻接到板内,这样在不焊电阻的情况下可以先做到电源电路的先调试,避开后面电路的影响。 2: 一般来说开关控制器是闭环系统,如果输出恶化的情况超过了闭环可以控制的范围,开关电源就会工作不正常,所以这种情况就需要认真检查反馈和采样电路。特别是如果采用了大ESR值的输出电容,会产生很多的电源纹波,这也会影响开关电源的工作的。 接地技术的讨论 Q1:为什么要接地? Answer:接地技术的引入最初是为了防止电力或电子等设备遭雷击而采取的保护性措施,目的是把雷电产生的雷击电流通过避雷针引入到大地,从而起到保护建筑物的作用。同时,接地也是保护人身安全的一种有效手段,当某种原因引起的相线(如电线绝缘不良,线路老化等)和设备外壳碰触时,设备的外壳就会有危险电压产生,由此生成的故障电流就会流经PE线到大地,从而起到保护作用。随着电子通信和其它数字领域的发展,在接地系统中只考虑防雷和安全已远远不能满足要求了。比如在通信系统中,大量设备之间信号的互连要求各设备都要有一个基准‘地’作为信号的参考地。而且随着电子设备的复杂化,信号频率越来越高,因此,在接地设计中,信号之间的互扰等电磁兼容问题必须给予特别关注,否则,接地不当就会严重影响系统运行的可靠性和稳定性。最近,高速信号的信号回流技术中也引入了 “地”的概念。 Q2:接地的定义 Answer:在现代接地概念中、对于线路工程师来说,该术语的含义通常是‘线路电压的参考点’;对于系统设计师来说,它常常是机柜或机架;对电气工程师来说,它是绿色安全地线或接到大地的意思。一个比较通用的定义是“接地是电流返回其源的低阻抗通道”。注意要求是”低阻抗”和“通路”。 Q3:常见的接地符号 Answer: PE,PGND,FG-保护地或机壳;BGND或DC-RETURN-直流-48V( 24V)电源(电池)回流;GND-工作地;DGND-数字地;AGND-模拟地;LGND-防雷保护地。 Q4:合适的接地方式 Answer:接地有多种方式,有单点接地,多点接地以及混合类型的接地。而单点接地又分为串联单点接地和并联单点接地。一般来说,单点接地用于简单电路,不同功能模块之间接地区分,以及低频(f10MHz)电路时就要采用多点接地了或者多层板(完整的地平面层)。 Q5:信号回流和跨分割的介绍 Answer:对于一个电子信号来说,它需要寻找一条最低阻抗的电流回流到地的途径,所以如何处理这个信号回流就变得非常的关键。 第一,根据公式可以知道,辐射强度是和回路面积成正比的,就是说回流需要走的路径越长,形成的环越大,它对外辐射的干扰也越大,所以,PCB布板的时候要尽可能减小电源回路和信号回路面积。 第二,对于一个高速信号来说,提供有好的信号回流可以保证它的信号质量,这是因为PCB上传输线的特性阻抗一般是以地层(或电源层)为参考来计算的,如果高速线附近有连续的地平面,这样这条线的阻抗就能保持连续,如果有段线附近没有了地参考,这样阻抗就会发生变化,不连续的阻抗从而会影响到信号的完整性。所以,布线的时候要把高速线分配到靠近地平面的层,或者高速线旁边并行走一两条地线,起到屏蔽和就近提供回流的功能。 第三,为什么说布线的时候尽量不要跨电源分割,这也是因为信号跨越了不同电源层后,它的回流途径就会很长了,容易受到干扰。当然,不是严格要求不能跨越电源分割,对于低速的信号是可以的,因为产生的干扰相比信号可以不予关心。对于高速信号就要认真检查,尽量不要跨越,可以通过调整电源部分的走线。(这是针对多层板多个电源供应情况说的) Answer:对于一般器件来说,就近接地是最好的,采用了拥有完整地平面的多层板设计后,对于一般信号的接地就非常容易了,基本原则是保证走线的连续性,减少过孔数量;靠近地平面或者电源平面,等等。 Q6:为什么要将模拟地和数字地分开,如何分开? Answer:模拟信号和数字信号都要回流到地,因为数字信号变化速度快,从而在数字地上引起的噪声就会很大,而模拟信号是需要一个干净的地参考工作的。如果模拟地和数字地混在一起,噪声就会影响到模拟信号。 一般来说,模拟地和数字地要分开处理,然后通过细的走线连在一起,或者单点接在一起。总的思想是尽量阻隔数字地上的噪声窜到模拟地上。当然这也不是非常严格的要求模拟地和数字地必须分开,如果模拟部分附近的数字地还是很干净的话可以合在一起。 Q7:单板上的信号如何接地? Answer:对于一般器件来说,就近接地是最好的,采用了拥有完整地平面的多层板设计后,对于一般信号的接地就非常容易了,基本原则是保证走线的连续性,减少过孔数量;靠近地平面或者电源平面,等等。 Q8:单板的接口器件如何接地? Answer:有些单板会有对外的输入输出接口,比如串口连接器,网口RJ45连接器等等,如果对它们的接地设计得不好也会影响到正常工作,例如网口互连有误码,丢包等,并且会成为对外的电磁干扰源,把板内的噪声向外发送。一般来说会单独分割出一块独立的接口地,与信号地的连接采用细的走线连接,可以串上0欧姆或者小阻值的电阻。细的走线可以用来阻隔信号地上噪音过到接口地上来。同样的,对接口地和接口电源的滤波也要认真考虑。 Q9:带屏蔽层的电缆线的屏蔽层如何接地? Answer:屏蔽电缆的屏蔽层都要接到单板的接口地上而不是信号地上,这是因为信号地上有各种的噪声,如果屏蔽层接到了信号地上,噪声电压会驱动共模电流沿屏蔽层向外干扰,所以设计不好的电缆线一般都是电磁干扰的最大噪声输出源。当然前提是接口地也要非常的干净。以上就是整理的一些工程师的电源设计新的,对于初学者来说,有一定的帮助。

    时间:2020-03-26 关键词: 电路设计 开关电源 接地

  • 开关电源微型化的一些技术

    开关电源微型化的一些技术

    科技的发展对工程师的能力要求越来越高,在同样功率和电压的条件下,是什么技术瓶颈限制了开关电源的体积进一步缩小?现有技术条件下,电脑主机的电源不能做到和手机充电器一样大吗?为什么?请不要简单回答说散热问题,我想知其所以然。另外,未来是否有可能进一步缩小体积功率比?需要哪些技术前提? 工程师网友:arokh 开关电源这东西要完成两件事: 1,电气隔离; 2,电压转换和稳定。 从哲学方法上去理解开关电源的稳压的工作过程,基本上像水车一样,上面有很多水瓢,然后按一定速度转动。需要的水多,每次多舀水,反之亦然。回到开关电源,它也是“一瓢一瓢去舀电”每次工作都转换一份电能成为磁能,然后变回电能,如果频率一定,那么控制每次转换的能量多少就可以根据功率输出稳压了。而电-磁-电的转换过程也实现了隔离。接下来问题来了,要实现大功率,要么水车转得飞快(提高开关频率)要么每次多装水(增加磁性原件和开关器件体积),你看到的方案多是后者,因为前者会带来很多问题,比如1,开关管一开一关不是瞬间完成,它有个过程,会造成损耗,也就是发热,这一点你已经提到。2,我们可以想办法降低这个损耗,但是开关过程太快,电压电流变化率也太快这就造成电磁辐射加大。可粗暴理解为电动作太快被甩出去了。3,电磁转换也需要时间,受制于技术和成本,能高效工作在兆赫级的磁性器件也相对来说是高端货了。目前压榨器件性能主要靠先进的拓扑,我知道的用移相全桥做的200瓦单输出开架式ACDC做到了名片盒大小。当然还有更牛逼的。你想理解深入一些的话,不如自己做一个简单的ACDC体会一下。 工程师网友:初级电工 主要限制条件就是3个大类的元件性能,1.变压器的磁饱和容量 2.开关元件开关和导通损耗 3.滤波元器件的体积 这些元件性能的限制导致元件发热严重,所以必须用大体积元件,还得加散热片,然后体积就小不了了。所以,从表面看来,还是是散热问题 那么怎么才能小体积呢,很简单,假如有如下元件 假设,我们的开关管非常好,开关损耗非常低,只有目前我们最好的开关管的1%,那么我们就可以用非常小的封装来设计电路了,那一大片又死重的散热片就可以丢掉了 假设我们的整流二极管压降只有0.0001V,电流能到几百安培,封装可以做到0603,那么整流二极管也很小了,也没有散热片了,体积也小了很多了 假设我们的变压器磁芯饱和容量非常非常大,那么我们也不用担心磁饱和,频率我们可以低一点,EMC也好过,那些大块大块的共轭电感什么的说不定都可以不用要了 假设我们的滤波电容可以做到1F,耐压可以做到几百伏,体积可以做到0603,那么电源内部一大坨一大坨的电容也可以小到不关心的程度了。 然后,别说电脑电源做到手机充电器那么小,再小一半可能都能做出来,而且不热 工程师网友:ExplodingONC 不管你爱不爱听,原因就是散热问题,因为高温会使半导体的载流子浓度剧增,当少子的浓度不够低的时候,器件就失效了。 想要缩小体积,那就要提高器件工作效率,减少发热。对于功率集成电路来说,材料和工艺的发展是关键,一是降低导通电阻和栅电容,二是提高器件能耐受的温度。 工程师网友:徐志远 半导体工艺因素。 mos管的开启关断时间无法足够短,降低了效率增加了散热使散热片体积无法降低。同时限制了开关频率的提升。频率无法升高。导致变压器体积无法降低。 安全间距以目前的技术条件不是问题。 当然最大的问题还是成本。用最好的器件其实可以做很小,但是没人买。 工程师网友:司马知也 效率。主要是开关管、变压器和续流二极管的功耗。 工程师网友:没飞过的天空 这个问题有点意思,最近流行深夜发问呀。 目前的开关电源电路里,输入输出滤波电路,磁元件和功率半导体的磁元件及其散热器都是大体积的单件,优化其体积,提高频率是比较划算的一个方向,因此,我更看好频率对功率密度的影响,而非散热。散热对应的是其导热能力的解决方案,除此之外,设计结构工艺也在很大程度上决定其功率密度。 个人感觉限制开关电源做小的是频率。说散热的可能是被近十年器件没有在工业民用领域有重大成本和性能突破所局限。 GaN时代已经到来,据我观察,各大半导体厂商已经开始批量出货和拼命发布新型号产品,说明一其技术完备,具备了产品性能要求和生产管控要求,二是该市场的激烈竞争,竞争对手的激烈积压,整个功率半导体将重写序章。如TI,英飞凌,ON等等,传统大厂坐不住了,英飞凌出的叫CoolGaN,coolmos卖的多赚钱,为何自我革命?改革都是倒逼的,没有虎视眈眈的对手,谁会跳出自己的舒适区。 频率大大提高,将会彻底改写开关电源的路径,二十年前的国内大功率的LLC(几十k)终结了线性电源的历史使命,体积一下缩减了多少倍,可以预见的在未来两三年内,GaN的器件会走出适合自己的拓扑和频率,寻找整个系统的最优性价比,届时缩减至目前1/3完全可行,说不定价格更便宜,(不考虑通胀问题)。再加上GaN的生产成本会理论上低一些,批量出货会达到传统Si MOS的价格,甚至更低。未来将是电源的革新时代,个人感觉现在刚好处在开关电源史革新的前夜。 说一波散热,开关频率提高到一定程度会很容易实现软开关,更难的是目前现有的控制器问题不能全盘转入高频领域。在处理跳变时可能会略显尴尬,不过TI也有相应的解决方案,如硬件环路控制器。散热重点在两块,一个是提高导热的能力,另一个就是提高效率降低损耗。不同行业的散热要求不同,散热又影响了成本,所以,热确实是当下的限制性价比的因素,但是当性能足以颠覆认知时,价格总体会下降。 工程师网友:小邪子 等有了常温超导体就可以实现你的目标了,现在吗,变压器损失的绝大部分能量都变成了热量,高温会使电阻增加,进一步降低效率增加发热率! 工程师网友:王税超 这是个经济学问题,电脑生产商不是为了生产最 cool的产品,而是为了最大程度赚钱啊!,散热问题其实主要有两个方面: 1,如何降低热量产生,也就是是能效的问题,能效越高,产生的热量也就越小。你真的感兴趣,就可以搜一下相关文献,看看现在主流的电源的效率能到多少?90%?95%?99%? 为了达到高能效的电源,需要多少成本呢? 2,如何散热。电学背景一定知道一个概念叫做“热阻”,维基百科是这么解释这个概念的: 电子工程师熟悉欧姆定律,因此在处理有关热阻的计算时,常会用类似电路的方式来处理热阻的问题。热通量用电流来表示,温度差用电压表示,热源可以用定电流源表示,绝对热阻可以用电阻表示,而热容可以用电容表示。 你可以看文献,试着自己算算,到底什么影响了散热。 如果实在就想得到结论,那就是同样的材质,体积越大越容易散热,成本也就更低。 工程师网友:匿名用户 开关电源主要有两个部分,一部分是开关管,一部分是电感等储能元件,这两部分都是必不可少的。 先说储能元件。 储能元件能储存的能量和储能元件的体积是正相关的。储能元件需要储存的能量,与电源输出功率正相关,与开关频率负相关。 再说开关管。 开关管的体积和开关管功耗正相关。开关管功耗和开关频率正相关。 于是,开关频率越低,储能元件占用体积越大。开关频率越高,开关管占用体积越大。不论怎么设计开关电源,总是要消耗很大体积。 想减小体积,就要优化开关管或者储能元件的性能。用功耗更小的开关管,或者用能量密度更高的储能元件。 工程师网友:李大仙 太贵了,你看看军用或者通信用的电源模块,就有很小体积大电流的。 工程师网友:张逸超 个人觉得…做到这么小没什么意义吧。除了更不方便,想不出来有什么好处,希望手机的这些工程师的心得对大家有所帮助。

    时间:2020-03-26 关键词: 开关电源 变压器 mos管

  • 什么是Boost升压电路?

    什么是Boost升压电路?

    相信很多人都接触过电路,那么你知道什么是升压电路吗?对于没有电学基础的外行人来说,Buck、Boost电路能够将电压变来变去,显得十分神奇。而最让人觉得神奇的还是Boost电路能够起到升压的效果。想要了解它是如何实现的吗? 对于一个最简单的Boost电路来说,它可以只有五个元器件组成:电源、电感、电容、二极管和一个开关。如果我们单独将电感或电容连接到电源两端,它们都能够将电能以种种形式储存起来,而我们的故事也从此开始: 当电感被连接到电源两端的时候,电流流过电感,这个过程会在电感周围产生感生磁场,当电流稳定之后,其磁场也趋于稳定。若我们将电源撤掉,磁场将会在线路中产生一个方向相反的电动势,其值可能大于原电源的电动势。明白了这两点,Boost电路的最基本原理也就不难分析了。 在这样的一个电路中,如果我们闭合开关,电源将对电感充电,电能转化为电感上的磁场能量。而当我们打开开关,电感上的磁场将转化为电能,通过右侧的二极管向电容充电。而对于电容来说,其电压将取决于电源电压和电感的充电过程,在开关打开的时候,为其供电的除了电源,还有电感中的能量, 因此其电压将高于原电源电压。如果这个过程不断地往复下去,我们就能够在电容两端得到高于电源电压的输出电压。 很显然,在实际的电源中我们不可能用手去按开关,用在这个位置上的将会是开关管。它将以极快的速度开关,从而控制整个过程。这也是开关电源中“开关”一词的来历,以上就是Boost升压电路介绍,希望对设计者有所帮助。

    时间:2020-03-26 关键词: 开关电源 升压 boost电路

  • 开关电源和普通电源的区别

    开关电源和普通电源的区别

    大家知道比开关电源和普通电源的区别吗?本文主要是对比开关电源和普通电源有何不同之处,并详细介绍开关电源的概念、特点、分类以及两种之前的区别等,让大家能更清晰地了解开关电源相关知识~ 什么叫开关电源? 随着电力电子技术的发展和创新,使得开关电源技术也在不断地创新。目前,开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备,是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。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,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。 开关电源是相对线性电源说的,其输入端直接将交流电整流变成直流电,再在高频震荡电路的作用下,用开关管控制电流的通断,形成高频脉冲电流。在电感(高频变压器)的帮助下,输出稳定的低压直流电。由于变压器的磁芯大小与开关电源工作频率的平方成反比,频率越高铁心越小。这样就可以大大减小变压器,使电源减轻重量和体积。而且由于它直接控制直流,使这种电源的效率比线性电源高很多。这样就节省了能源,因此它受到人们的青睐。但它也有缺点,就是电路复杂,维修困难,对电路的污染严重。电源噪声大,不适合用于某些低噪声电路。 开关电源的特点 开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。随着随着电力电子技术的发展和创新,目前开关电源主要以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用到几乎所有的电子设备,其重要性可见一斑。 开关电源的分类 根据开关器件在电路中连接的方式,开关电源总的来说可分为串联式开关电源、并联式开关电源、变压器式开关电源等三大类。其中,变压器式开关电源还可以进一步分成:推挽式、半桥式、全桥式等多种。根据变压器的激励和输出电压的相位,又可以分成:正激式、反激式、单激式和双激式等多种。 开关电源和普通电源的区别 普通的电源一般是线性电源,线性电源,是指调整管工作在线性状态下的电源。而在开关电源中则不一样,开关管(在开关电源中,我们一般把调整管叫做开关管)是工作在开、关两种状态下的:开 —— 电阻很小,关 —— 电阻很大。开关电源是一种比较新型的电源。它具有效率高,重量轻,可升、降压、输出功率大等优点。但是由于电路工作在开关状态,所以噪声比较大。 举例说明:降压型开关电源 我们来简单的说说降压型开关电源的工作原理:电路由开关(实际电路中为三极管或者场效应管),续流二极管、储能电感、滤波电容等构成。当开关闭合时,电源通过开关、电感给负载供电,并将部分电能储存在电感以及电容中。由于电感的自感,在开关接通后,电流增大得比较缓慢,即输出不能立刻达到电源电压值。 一定时间后,开关断开,由于电感的自感作用(可以比较形象的认为电感中的电流有惯性作用),将保持电路中的电流不变,即从左往右继续流。这电流流过负载,从地线返回,流到续流二极管的正极,经过二极管,返回电感的左端,从而形成了一个回路。 通过控制开关闭合跟断开的时间(即PWM——脉冲宽度调制),就可以控制输出电压。如果通过检测输出电压来控制开、关的时间,以保持输出电压不变,这就实现了稳压的目的。 普通电源和开关电源相同的是都有电压调整管,利用反馈原理来进行稳压的,不同的是开关电源利用开关管进行调整,普通电源一般利用三极管的线性放大区进行调整。比较而言,开关电源的能耗低,对交流电压适用范围要宽,输出直流的波纹系数要好,缺点是开关脉冲干扰。 普通半桥开关电源的主要工作原理就是上桥和下桥的开关管(频率高时开关管为VMOS)轮流导通,首先电流通过上桥开关管流入,利用电感线圈的存储功能,将电能集聚在线圈中,最后关闭上桥开关管,打开下桥的开关管,电感线圈和电容持续给外部供电。然后又关闭下桥开关管,再打开上桥让电流进入,就这样重复进行,因为要轮流开关两开关管,所以称为开关电源。 而线性电源就不一样了,由于没有开关介入,使得上水管一直在放水,如果有多的,就会漏出来,这就是我们经常看到的某些线性电源的调整管发热量很大,用不完的电能,全部转换成了热能。从这个角度来看,线性电源的转换效率就非常低了,而且热量高的时候,元件的寿命势必要下降,影响最终的使用效果。 主要区别:工作方式 线性电源的功率调整管总是工作在放大区,流过的电流是连续的。由于调整管上损耗较大的功率,所以需要较大功率调整管并装有体积很大的散热器,发热严重,效率很低,一般在40%~60%(还得说是很好的线性电源)。线性电源的工作方式,使从高压变低压必须有将压装置,一般的都是变压器,也有别的像KX电源,再经过整流输出直流电压。这样一来体积也就很大,比较笨重,效率低、发热量也大;但也有优点:纹波小、调整率好、对外干扰小、适合用与模拟电路/各类放大器等。 开关电源它的功率器件工作在开关状态,在电压调整时能量是通过电感线圈来临时贮存,这样他的损耗就小,效率也就高,对散热的要求低,但它对变压器和贮能电感也有了更高的要求,要用低损耗高磁导率的材料来做。它的变压器就是一个字小。总效率在80%~98%,开关电源的效率高但体积小,但是和线性电源比他的纹波,电压电流调整率就有一定的折扣了。以上就是比开关电源和普通电源的一些区别,对于大家在选择的时候,会有一定的帮助。

    时间:2020-03-27 关键词: 开关电源 pwm 高频脉冲电流

  • LED开关电源PCB元件布局

    LED开关电源PCB元件布局

    随着科学技术的发展,LED技术也在不断发展,为我们的生活带来各种便利,为我们提供各种各样生活信息,造福着我们人类。如果你想要LED开关电源拥有最佳的PCB元件布局,那么在进行元件布局设计之前,首先需要做的是全面考虑PCB的尺寸大小问题。 当开关电源中的PCB尺寸过大时,由于印制线条太长,会导致阻抗增加、抗噪声能力下降,成本也会相应的有所增加。而印刷线路板一旦过小则散热不好,且邻近线条易受干扰。通常来看,LED开关电源通用的PCB电路板的最佳形状为矩形,长宽比为3:2或4:3,位于电路板边缘的元器件离电路板边缘一般不小于2mm。 在完成PCB尺寸的设计之后,接下来我们还需要考虑到元器件之间的分布参数问题,这一点对于在高频条件下工作的电路来说尤其重要。一般电路应尽可能使元器件平行排列,这样不但美观,而且装焊容易,易于批量生产。 在进行PCB板的元器件放置时,不要一味求快,此时需要综合考虑以后的焊接问题。这也需要工程师合理的进行元件布局,不要把元件之间的太密集。在设计的过程中,工程师应该以每个功能电路的核心元件为中心,并且围绕核心元件来进行整体的元件布局。在布局的过程中,元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上,尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接,去耦电容应该尽量靠近器件的VCC。 除此之外,在进行LED开关电源的PCB元件布局时,建议工程师们按照电路的流程来安排各个功能电路单元的位置,这样的布局能够让信号流通更加有效和快速,并使信号尽可能保持一致的方向。在进行PCB板的布局时,首要原则是保证布线的布通率,移动器件时注意飞线的连接,把有连线关系的器件放在一起。尽可能地减小环路面积,以抑制开关电源的辐射干扰。现在的LED灯或许会有一些问题,但是我们相信随着科学技术的快速发展,在我们科研人员的努力下,这些问题终将呗解决,未来的LED一定是高效率,高质量的。

    时间:2020-03-27 关键词: LED PCB 开关电源

  • 什么是续流二极管?

    什么是续流二极管?

    什么是续流二极管?它有什么作用?由于续流二极管都是并联在线圈的两端,线圈在通过电流时,会在其两端产生感应电动势。当电流消失时,其感应电动势会对电路中的原件产生反向电压。当反向电压高于原件的反向击穿电压时,会把原件如三极管,等造成损坏。续流二极管并联在线两端,当流过线圈中的电流消失时,线圈产生的感应电动势通过二极管和线圈构成的回路做功而消耗掉。丛而保护了电路中的其它原件的安全。 在电路中反向并联在继电器或电感线圈的两端,当电感线圈断电时其两端的电动势并不立即消失,此时残余电动势通过一个二极管释放,起这种作用的二极管叫续流二极管。其实还是个二极管只不过它在这起续流作用而以,例如在继电器线圈两端反向接的那个二极管或单向可控硅两端反向接的也都是为什么要反向接个二极管呢? 因为继电器的线圈是一个很大的电感,它能以磁场的形式储存电能,所以当他吸合的时候存储大量的磁场当控制继电器的三极管由导通变为截至时线圈断电但是线圈里有磁场这时将产生反向电动势电压可高达1000V以上很容易击穿推动三极管或其他电路元件,这是由于二极管的接入正好和反向电动势方向一致把反向电势通过续流二极管以电流的形式中和掉从而保护了其他电路元器件,因此它一般是开关速度比较快的二极管,象可控硅电路一样因可控硅一般当成一个触点开关来用,如果控制的是大电感负载一样会产生高压反电动势原理和继电器一样的。在显示器上也用到一般用在消磁继电器的线圈上。 经常和储能元件一起使用,防止电压电流突变,提供通路。电感可以经过它给负载提供持续的电流,以免负载电流突变,起到平滑电流的作用!在开关电源中,就能见到一个由二极管和电阻串连起来构成的的续流电路。这个电路与变压器原边并联。当开关管关断时,续流电路可以释放掉变压器线圈中储存的能量,防止感应电压过高,击穿开关管。 一般选择快速恢复二极管或者肖特基二极管就可以了,用来把线圈产生的反向电势释放掉! 在图3中KR在VT导通时,上面电压为上正下负,电流方向由上向下。在VT关断时会,KR中电流突然中断,会产生感应电势,其方向是力图保持电流不变,即总想保持KR电流方向为由下至下。这个感应电势与电源电压迭加后加在VT两端,容易使VT出穿。为此加上VD,将KR产生的感应电势短路掉,电注是你所说的“顺时针方向在二极管和继电器所的小回路里面流动”,从而保护VT。图2中的R、C也是利用C上电压不能突变的原理,来吸收感应电势。可见“续流二极管”并不是一个实质的元件,它只不过在电路中起到的作用称做“续流”。 续流二极管在正激开关电源的作用? 在正激开关电源中,当MOS关断的时候,变压器副边靠电感中储存的能量对外提供电流。为使电感在有负载时发挥这种作用,在变压器的副边增加续流二极管。当MOS关断时,电感,负载和续流二极管会产生通路,将电感中的能量对外传递。 只有在有外负载的情况下,续流二极管中采用电流流过 变流技术中,续流二极管在电路里起什么作用? 在电子变流电路中,整流部分单相桥式整流是实际应用最多的单相整流电路。而三相桥式整流是电力系统特别是发电机励磁系统应用最多的方式。这两种电路都要接入续流二极管。其作用大致是一样的,以单相桥式电路为例说明:当可控整流桥接入感性负载时,由于电感电流不能突变,在可控硅关断期内,必须在负载两端接入续流二极管以保持电感电流的通路,以防止可控硅关断时在电感负载两端产生危险的过电压和可控硅能够换相导通。 然而发电机励磁系统应用较多的三相桥式整流电路有三相半控桥与三相全控桥电路之分。因此为了保证整流元件可靠换流,半控桥需要在感性负载两端并联续流二极管,而全控桥不需要这样做。当导通角改变时,半控桥的平均电压和线电流的变化较全控桥慢。 在现如今使用较多的如变频器等设备中包含有整流和逆变等变流电路,其中用到的续流二极管,一般都是在变频器内部的直流母线上加续流二极管,那是因为如果负载是电感元件时当母线上大容量的逆变器发生故障时,直流母线上会产生巨大的反向浪涌能量,此时,我们需要给这些能量提供一个泻放通道,否则巨大的能量将击穿或烧毁小逆变器. 而这个通道就需要二极管来构成,故应为续流二极管. 单向半波可控整流电路带大电感负载时,为什么必须加续流二极管?单向半波可控整流带大电感负载,在负半周可控硅截止时,电感负载会产生很高的反向感应电动势,此反向电动势足以使可控硅击穿烧毁,加续流二极管后可使反向电动势泄放为二极管的正向压降(约0.7v),从而有效保护可控硅 续流二极管二极管的供应商通常是指反向并联在电感线圈,继电器继电器的供应商,可控硅可控硅的供应商等储能元件两端,在 电路中电压或电流出现突变时,对电路中其它元件起保护作用的二极管.续流二极管由于在电路中起到续流的作用而得名,一般选择快速恢复二极管或者肖特基二极管来作为续流二极管。 续流二极管的简介 以电感线圈为例,当线圈中有电流通过时,其两端会有感应电动势产生。当电流消失时,其感应电动势会对电路中的元件产生反向电压。当反向电压高于元件的反向击穿电压时,会把元件如三极管等烧坏。如果在线圈两端反向并联一个二极管(有时候会串接一个电阻),当流过线圈中的电流消失时,线圈产生的感应电动势就会通过二极管和线圈构成的回路消耗掉,从而保证电路中的其它元件的安全。 对于继电器而言,由于继电器的线圈是一个很大的电感,它能以磁场的形式储存电能,所以当它吸合的时候会存储大量的磁场。当控制继电器的三极管由导通变为截至时,线圈就会断电,但此时线圈里磁场并未立即消失,该磁场将产生反向电动势,其电压可高达 1000v,这样的高压很容易击穿如三极管或其它电路元件。如果我们在继电器两端反向并联一个二极管(对于继电器,通常会在续流二极管上串接一个电阻以防止回路电流过高),由于该二极管的接入正好和反向电动势方向一致,这样就可以把反向电动势以电流的形式消耗掉,从而达到保护其它电路元器件的目的。 对于可控硅电路,由于可控硅一般当成一个触点开关开关 的供应商来用,如果控制的是大电感负载,一样会产生高压反电动势,其原理和继电器一样。在显示器上同样也会用到续流二极管,一般是用在消磁继电器的线圈上。 续流二极管的工作原理 上图给出了续流二极管的典型应用电路,其中电阻R视情况决定是否需要。储能元件在VT导通时,电压为上正下负,电流方向从上向下。当VT关断时,储能元件中的电流突然中断,此时会产生感应电势,其方向是力图保持电流不变,即总想保持储能元件电流方向从上向下。这个感应电势与电源电源 的供应商电压迭加后加在VT两端,容易使VT击穿,为此可以加上VD,这样就可以将储能元件产生的感应电势短路掉,从而达到保护VT的目的。 续流二极管的作用 续流二极管通常和储能元件一起使用,其作用是防止电路中电压电流的突变,为反向电动势提供耗电通路。电感线圈可以经过它给负载提供持续的电流,以免负载电流突变,起到平滑电流的作用!在开关电源开关电源 的供应商中,就能见到一个由二极管和电阻串连起来构成的的续流电路。这个电路与变压器原边并联。 当开关管关断时,续流电路可以释放掉变压器线圈中储存的能量,防止感应电压过高,击穿开关管。 续流二极管的选型 一般选择快速恢复二极管或者肖特基二极管 续流二极管的注意事项 续流二极管通常应用在开关电源、继电器电路、可控硅电路、IGBTIGBT 的供应商等电路中,其应用非常广泛。在使用时应注意一下几点: (1) 续流二极管是防止直流线圈断电时,产生自感电势形成的高电压对相关元器件造成损害的有效手段! (2) 续流二极管的极性不能接错,否则将造成短路事故; (3) 续流二极管对直流电压总是反接的,即二极管的负极接直流电的正极端; (4) 续流二极管是工作在正向导通状态,并非击穿状态或高速开关状。以上就是续流二极管的工作原理解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-04-02 关键词: 开关电源 电感线圈 电子变流

  • 电源管理技术以及电池使用寿命

    电源管理技术以及电池使用寿命

    随着手机的功能越来越多,用户对手机电池的能量需求也越来越高,现有的锂离子电池已经越来越难以满足消费者对正常使用时间的要求。那么应该如何提高电源管理技术以及如何延长电池的使用售卖呢?对此,业界主要采取两种方法,一是开发具备更高能量密度的新型电池技术,如燃料电池;二是在电池的能量转换效率和节能方面下功夫。 为手机提供电能的技术在最近几年虽有不少创新和发展,但是还远远不能满足手机功能发展的需要,因此如何提高电源管理技术并延长电池使用寿命,已经成为手机开发设计中的主要挑战之一。 同时,设计者还必须明白消费者对手机的要求,这主要体现在以下几个方面:第一,体积小。这要求提高系统的集成度,缩小元器件的封装体积,减小PCB板的面积,这可能会增加设计中解决电磁干扰(EMI)的难度。第二,重量轻。要求使用高效能的电池,在有限的体积和重量下,提高电池的能量密度。目前大部分手机都使用单节锂离子或锂聚合物的电池,容量为850-1000mAH。第三,通话时间长。要求提高工作时对电池中电能的转换效率,减少待机时的漏电电流,提高使用效率。第四,价格便宜。要求产品的方案集成度高,分立器件少而且成本低廉。第五,产品更新快。要求元器件简单易用、便于设计使用,硬件软件平台统一,便于增加新的功能和特色。 因此,手机的电源管理要在进行手机系统方案设计时综合考虑,平衡省电、成本、体积和开发时间等多种因素,进行最佳选择。总的来讲,可以从提高电能的转化效率和提高电能的使用效率两方面着手进行手机的整体电源管理。 一、提高电能的转化效率 随着对电源管理要求的不断提高,手持设备中的电源变换从以往的线性电源逐渐走向开关式电源。但并非开关电源可以代替一切,二者有各自的优势和劣势,适用于不同的场合。 线性电源 LDO具有成本低、封装小、外围器件少和噪音小的特点。在输出电流较小时,LDO的成本只有开关电源的几分之一。LDO的封装从SOT23到SC70、QFN,直至WCSP晶圆级芯片封装,非常适合在手持设备中使用。对于固定电压输出的使用场合,外围只需2到3个很小的电容即可构成整个方案。 超低的输出电压噪声是LDO最大的优势。但LDO的缺点是低效率,且只能用于降压的场合。LDO的效率取决于输出电压与输入电压之比:η=Vout/Vin。在输入电压为3.6V(单节锂电池)的情况下,输出电压为3V时,效率为90.9%,而在输出电压为1.5V时,效率则下降为41.7%。这样低的效率在输出电流较大时,不仅会浪费很多电能,而且会造成芯片发热影响系统稳定性。 开关式电源 电感式开关电源是利用电感作为主要的储能元件,为负载提供持续不断的电流。通过不同的拓扑结构,这种电源可以完成降压、升压和电压反转的功能。电感式开关电源具有非常高的转换效率。在产品工作时主要的电能损耗包括:内置或外置MOSFET的导通损耗,主要与占空比和MOSFET的导通电阻有关;动态损耗,包括高侧和低侧MOSFET同时导通时的开关损耗和驱动MOSFET开关电容的电能损耗,主要与输入电压和开关频率有关;静态损耗,主要与IC内部的漏电流有关。 在电流负载较大时,这些损耗都相对较小,所以电感式开关电源可以达到95%的效率。但是在负载较小时,这些损耗就会相对变得大起来,影响效率。这时一般通过两种方式降低导通损耗和动态损耗,一是PWM模式:开关频率不变,调节占空比。二是PFM模式:占空比相对固定,调节开关频率。电感式开关电源的缺点在于电源方案的整体面积较大(主要是电感和电容),输出电压的纹波较大。在PCB布板时必须格外小心以避免电磁干扰(EMI)。 为了减小对大电感和大电容的需要以及减小纹波,提高开关频率是非常有效的办法。 电容式开关电源 电荷泵是利用电容作为储能元件,其内部的开关管阵列控制着电容的充放电。为了减少由于开关造成的EMI和电压纹波,很多IC中采用双电荷泵的结构。电荷泵同样可以完成升压、降压和反转电压的功能。由于电荷泵内部机构的关系,当输出电压与出入电压成一定倍数关系时,比如2倍或1.5倍,最高的效率可达90%以上。但是效率会随着两者之间的比例关系而变化,有时效率也可低至70%以下。所以设计者应尽量利用电荷泵的最佳转换工作条件。 由于储能电容的限制,输出电压一般不超过输入电压的3倍,而输出电流不超过300mA。电荷泵特性介于LDO和电感式开关电源之间,具有较高的效率和相对简单的外围电路设计,EMI和纹波的特性居中,但是有输出电压和输出电流的限制。 二、提高电能的使用效率 在手机中,减少能量的浪费、将尽量多的可用电能用于实际需要的地方,是省电的关键。 手持设备电源系统一般结构 信号处理系统 信号处理系统主要是信号处理器是手机的核心部分,它如同人的心脏,会一直工作,因此它也是一个主要的手机电能消耗源。那么应如何提高它的效率呢?一般来说可采用以下两种方法。 方法1:分区管理。将处理某项任务时不需要的功能单元关掉,比如在进行内部计算时,将与外部通信的接口关断或使其进入睡眠状态。为了达到这一目的,手机中的信号处理器往往涉及很多个内部时钟,控制着不同功能单元的工作状态。另外,为不同功能块供电的电源电路是可以关断的。 方法2:改变信号处理器的工作频率和工作电压。目前绝大多数的信号处理器是用CMOS工艺制造的。在CMOS电路中,最大的一项功率损耗是驱动MOSFET栅极所引起的损耗。可以看出功率损耗与频率和输入电压,即IC的电源电压的平方成正比。所以针对不同的运算和任务,把频率和电源电压降低到合适的值,可以有效地减少功率损耗。 DVS(动态电压调整)技术有效地将处理器与电源转换器连接成闭环系统,通过I2C等总线动态地调节供电电压,同时调节自身的频率。TPS65010集成了充电电路、电感式DCDC和LDO。同时还可以通过I2C总线对各路输出电压进行调节,非常适合为OMAP和类似的处理器供电。 音频功率放大部分 音频功率放大器是手机中又一能量消耗大户,输出功率可达750mW,对于带有免提功能的手机可达2W。如何提高放大器的效率呢?传统的技术采用AB类线性放大器,其效率随输出功率变化,最好只有70%。使用D类功率放大器,利用PWM的方式,可使效率提高到85-90%。 目前为了使设计者更方便地进行电源管理,一些厂商开发了电源管理的软件用于嵌入式操作系统。运用这类操作系统,可以有效地降低软件编制中的工作量,同时优化系统的电源管理。 电源管理对手持设备日趋重要。一个高效的系统是要将电源管理的观念贯穿于设计的每一个环节,并且平衡系统多方面因素设计完成的。随着半导体技术和电路设计技术的发展,会有越来越多的节能技术涌现,为手持产品的不断发展助力。以上就是提高电源管理技术并延长电池使用寿命,希望能给大家帮助。

    时间:2020-04-04 关键词: 电池 手机电池 开关电源

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