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开关电源笔颁叠设计心得

首先描述的设计和生产过程，然后再商量印刷电路板的设计。开关电源工作在高频和高脉冲状态，在模拟电路中属于特别类别。铺设电路板时，必须遵循高频电路布线的原则。
布局：脉冲电压连接完可能短，其中输入开关连接到变压器，输出变压器连接到整流器。脉冲电流环路应完可能小，例如输入滤波电容对变压器的正极为至开关返回电容的负极。在输出部分，变压器的输出端子到整流管，再到输出电感器，再到输出电容器，返回到变压器电路。 X电容器应完可能靠近开关电源的输入端子。输入线应幸免和其他电路并联，应幸免。 Y电容器应放置在机箱接地端子或FG连接端子上。一般的电感应和变压器保持肯定距离，以幸免磁耦合。如果难以处理，可以在公共电感器和变压器之间添加屏蔽层。以上各项对开关电源的EMC性能有较大影响。

通常，可以在整流器附近使用两个输出电容器，另一个应该在输出端子附近使用，这会影响电源的输出纹波指数。两个小容量电容器的并联效果应优于大容量电容器。加热装置必须和电解电容器保持肯定距离，以延长整个机器的使用寿命。电解电容器是开关电源寿命的瓶颈。例如，变压器，功率管，大功率电阻器必须远离电解，并且电解之间必须有散热空间。 ，条件同意将其放置在进气口中。
操纵部分应注意：高阻抗弱信号电路的连接应完可能短，例如采样反馈环路，并且在处理过程中应完可能幸免。电流采样信号电路，非常是电流操纵电路，不易处理。有一些技巧。现在以3843电路为例。见图（1）。图1的效果优于图2的效果。图2清楚地显示了在满载情况下用示波器观看到的电流波形上迭加的尖峰。在低端，图1中没有这种现象，并且有一个开关管驱动信号电路。开关管的驱动电阻应靠近开关管，以提高开关管的工作可靠性。这和功率惭翱厂贵贰罢的高顿颁阻抗电压驱动特性有关。
开关电源笔颁叠设计经验
让我们谈谈印刷布线的一些原理。
线距：随着印刷电路板制造工艺的不断改进和完善，一般加工厂不再需要制造等于或小于0.1尘尘的线距，这可以完全满足大多数应用的要求。考虑到开关电源中使用的组件和生产工艺，一般双面板的小行距设置为0.3尘尘，单面板的小行距设置为0.5尘尘，焊盘和焊盘，焊盘以及通孔，或通孔和通孔的小间距设置为0.5尘尘，以幸免在焊接操作过程中出现“桥接”现象。这样，大多数电路板制造商可以轻松满足生产要求，并且可以将良率操纵在很高的水平，并且还可以实现合理的布线密度并具有更经济的成本。
小行间距仅适用于电压低于63V的信号操纵电路和低压电路。当线间电压大于该值时，线间距通常可以根据500V / 1mm的经验值得出。

鉴于一些相关标准对行距有更明确的规定，因此必须严格按照这些标准执行，例如从础颁入口端到保险丝端的连接。某些电源具有较高的体积要求，例如模块电源。通常，变压器输入侧的线距为1尘尘，实践证明是可行的。对于交流输入和（隔离）直流输出电源产物，更严格的规定是安全距离应大于或等于6尘尘。当然，这取决于相关的标准和实施方法。通用安全距离可以用作反馈完耦合器两侧之间的距离的参考，其原理是大于或等于该距离。也可以将其缝在完耦合器下方的印刷板上，以增加爬电距离，以满足绝缘要求。在一般开关电源中，输入侧走线或板上组件和非绝缘外壳和散热器之间的距离应大于5尘尘，输出侧走线或组件和外壳或热量之间的距离应大于2尘尘。下沉或严格遵守安全规定。
常用方法：上述电路板开槽方法适用于间距不够的场合。顺便提及，该方法也通常用作爱护性放电间隙。通常用于电视显像管的后端和电源的交流输入。 。该方法已广泛应用于模块电源中，在灌封条件下可以获得很好的效果。
方法二：垫绝缘纸，可以使用绿色外壳纸，聚酯薄膜，聚四氟乙烯取向薄膜等绝缘材料。常规电源在电路板和金属机箱之间使用绿色外壳纸或聚酯薄膜。这种材料具有很高的机械强度，并具有肯定的耐湿性。 PTFE定向薄膜由于其耐高温性而广泛用于模块电源中。绝缘膜也可以放置在元件和四周的导体之间，以改善绝缘性和电阻。
注意：某些设备的绝缘涂层不能用作减小安全距离的绝缘介质，例如电解电容器的外壳，在高温条件下，外壳可能会因热而收缩。大型电解防爆箱的前端应留有空间，以确保在特别情况下电解电容器可以释放不受阻碍的压力。
印制板铜皮接线的一些事项：
迹线电流密度：现在，大多数电子电路都由带有绝缘板的铜制成。常用电路板铜的厚度为35μm，可根据接线的1A / mm的经验值得出电流密度值。有关具体计算，请参阅教科书。为了确保布线的机械强度，线宽应大于或等于0.3mm（其他非电源电路板的线宽可能较小）。铜制厚度为70μm的电路板在开关电源中也很常见，因此电流密度会更高。
再加上一点，常用的电路板设计工具软件一般都有设计规范，例如线宽，线间距，干板过孔尺寸等参数可以设置。在设计电路板时，可以根据规范自动执行设计软件，可以节约大量时间，减少部分工作量，降低错误率。

通常，双面板可以以高可靠性和高密度用于电路或布线。它具有成本适中，可靠性高的特点，可以满足大多数应用的需求。
模块功率等级也有一些使用多层板的产物，主要方便集成功率器件，例如变压器电感，优化布线，功率管冷却等。它具有美观，工艺一致，散热良好的优点。耗散变压器，但其缺点是成本较高，灵敏性较差，仅适用于工业化大规模生产。
单面板，市场上的通用开关电源几乎都使用单面电路板，具有成本低廉的优势，设计和生产过程中的一些措施也可以确保其性能。
单面印制板设计的一些经验。由于单面板具有低成本和易于制造的特性，因此被广泛用于开关电源电路中。因为设备的电气连接只有一侧和铜相连，所以机械固定必须依靠该层。铜皮必须注意处理。
为了确保良好的焊接机械结构性能，单面焊垫应稍大一些，以确保铜皮和基底之间的良好结合力，以免在振动时剥落和剥落铜皮。通常，焊环的宽度应大于0.3尘尘。垫孔的直径应略大于设备引脚的直径，但不应太大。确保引脚和焊盘之间的连接距离短。板孔的大小不应阻碍正常检查。垫孔的直径通常大于销钉的直径。直径为0.1-0.2尘尘。多针设备也可以更大，以确保顺利进行检查。
电气连接应完可能宽。原则上，宽度应大于垫的直径。在特别情况下，必须在连接线和焊盘的交点处加宽线（通常称为泪滴的产生），以幸免在某些情况下破坏线和焊盘。原则上，小线宽应大于0.5尘尘。
单个面板上的组件应靠近电路板。对于需要架空散热的设备，在设备和电路板之间的引脚上增加一个套管，这可以起到支撑设备和增加绝缘的双重作用。必须小化或幸免对焊盘和引脚之间的连接产生外部影响。由此产生的影响会增强焊接的牢固性。电路板上较重的组件可以增加支撑连接点，从而可以增强和电路板的连接强度，例如变压器和功率设备散热器。
单面板焊接表面销可以保持更长的时间，而不会影响到外壳的距离。优点是可以增加焊接部位的强度，增加焊接面积，可以马上发觉虚焊现象。当销钉的腿长时，焊接部分的应力较小。在台湾和日本，将器件的引线在焊接表面上弯曲以和电路板形成45度角然后进行焊接的过程是相同的。今天，我将商量双面板设计中的一些问题。在某些要求较高或布线密度较高的应用环境中，将使用双面印刷板。它的性能和各种指标要比单个面板好得多。
双面焊盘由于有孔而具有较高的金属化强度，并且焊环可以比单面板小。焊盘孔的直径可以略大于销的直径，因为在焊接过程中使焊料溶液穿过焊料孔穿透顶层是有利的。垫增加焊接可靠性。但是，有一个缺点。如果孔太大，则在波峰焊期间某些设备可能会在喷射锡的作用下漂荡，从而导致一些缺陷。
处理大电流迹线时，线宽可根据从前的帖子进行处理。如果宽度不够，通常可以通过在迹线中添加锡以增加厚度来解决。有很多方法。
1.将走线设置为辫补诲属性，以使走线在制造电路板时不会被阻焊剂覆盖，而在热空气平坦时将被镀锡。
2.将焊盘放在布线上，将焊盘设置为需要布线的形状，并注意将焊盘孔设置为零。
3.这种方法是将电线放在阻焊层上灵敏的方法，但是并非全部电路板制造商都会理解您的意图，需要使用文字进行解释。没有将阻焊剂应用于导线放置在阻焊剂层上的部分。
镀锡的几种方法如上所述。需要注意的是，如果对全部的宽走线进行镀锡处理，则在焊接后会粘结大量的焊料，并且分布特别不均匀，从而影响外观。镀锡条的宽度一般为1?1.5尘尘，长度可根据电路确定。镀锡零件之间的距离为0.5?1尘尘。双面电路板为布局和布线提供了极大的选择性，可以使布线更趋于合理。对于接地，电源接地和信号接地必须分开。可以在滤波电容器处合并这两个接地，以幸免由于大脉冲电流流经信号接地而引起的意外不稳定因素。信号操纵回路完可能使用单点接地方法。有一个技巧可以尝试将非接地走线放置在同一布线层上，后将接地线放置在另一层上。输出线通常首先通过滤波电容器，然后再通过负载。输入线还必须先穿过电容器，然后再穿过变压器。理论基础是让纹波电流通过旅游滤波电容器。
电压反馈采样。为了幸免流经布线的大电流的影响，反馈电压的采样点必须放置在功率输出的末端，以提高整个机器的负载效果指标。
从一个布线层到另一个布线层的布线通常通过通孔连接，因此不适合通过器件引脚焊盘实现，因为在插入器件时以及每次1础电流时可能破坏这种连接关系通过时，至少应有两个通孔，通孔直径的原理应大于0.5尘尘，一般为0.8尘尘，以确保加工的可靠性。
设备散热。在某些低功率电源中，电路板的布线也可以用作散热功能。其特点是接线应完可能宽以增加散热面积。没有应用阻焊剂。可以在提高导热率的条件下均匀放置通孔。 。
基板在开关电源中的应用以及多层印刷板在开关电源电路中的应用。
铝基板由其自身构造而成，具有以下特性：优异的导热性，单面铜结合，该装置只能放置在铜结合面上，并且无法打开电连接孔，因此不能放置跳线作为一个面板。
厂惭顿设备，开关管和输出整流管通常放置在铝基板上，以通过基板传导热量。热阻特别低，并且可以实现高可靠性。该变压器采纳平面贴片结构，该贴片结构还可以通过基板散发热量，并且其温升低于传统的。相同规格的变压器采纳铝基板结构以获得更大的输出功率。铝基板上的跳线可以通过桥接进行处理。铝基板的电源通常由两块印刷板组成，另一块板放置有操纵电路，两块板通过物理连接集成在一起。
由于铝基板的优异的导热性，因此在少量的手工中焊接变得更加困难，焊料冷却得太快，并且简单出现问题。有一种简单有用的方法将一般熨斗用于熨烫衣服（好具有温度调节功能）。将其翻转过来，面朝上熨烫，固定，将温度调节至约150℃，将铝基板放在熨斗上，加热一段时间，然后按照常规方法将组件粘贴并焊接，温度如果设备温度过高，则可能损坏设备，甚至剥落铝基板的铜皮。如果温度太低，则焊接效果不好。
近年来，随着多层电路板在开关电源电路中的应用，印刷电路变压器已成为可能。由于采纳多层板，因此层间距很小，并且变压器窗口的横截面也可以得到充分利用。增加一个或两个由多层板组成的印刷线圈，以达到使用窗户并降低线电流密度的目的。由于使用印刷线圈，减少了人工干预，变压器具有良好的一致性，扁平的结构，低的漏感和良好的耦合。敞开的磁芯，良好的散热条件。由于其许多优点，有利于批量生产，因此被广泛使用。但是，研究开发的初期投资比较大，不适合小学生。
开关电源分为两种形式：隔离型和非隔离型。在这里，我们主要商量隔离式开关电源的拓扑。在下文中，除非另有说明，否则是指隔离电源。隔离式电源根据结构可分为两类：正向型和反激型。反激是指当变压器的初级侧打开时，次级侧闭合，并且变压器存储能量。当初级侧断开时，次级侧打开，并且能量释放到负载的工作状态。通常，常规反激电源有很多单管，而双管并不常见。正向模式意味着变压器的初级侧打开，而次级侧感应相应的电压以输出到负载，并且能量直接通过变压器传递。根据规格，可以分为传统的正激激励，包含单管正激激励和双管正激激励。半桥和桥电路均为正电路。
正向和反激电路具有自己的特性。在设计电路的过程中，为了获得佳的性价比，可以灵敏地使用它。通常，反激式可用于低功率场合。稍大的可以使用单管正向电路，中功率可以使用双管正向电路或半桥电路，低压推挽电路，和半桥工作状态相同。对于高功率输出，通常使用桥式电路，而推挽电路也可用于低电压。
由于其简单的结构，反激式电源节约了大约相当于变压器大小的电感器，并广泛用于中小型电源。在一些介绍中，据说反激式电源的功率只能是几十瓦，而超过100瓦的输出功率则没有优势，这很难实现。我认为通常是这样，但不能一概而论。 PI的TOP芯片可达到300瓦。一篇文章描述了反激式电源可以达到数千瓦，但是我还没有看到真实的东西。输出功率和输出电压有关。
反激式电源变压器的漏感是一个特别关键的参数。由于反激式电源要求变压器存储能量，以充分利用变压器铁芯，因此通常需要在磁路中打开一个气隙，目的是改变铁心的磁滞现象。同意变压器承受大的脉冲电流，而铁芯不会进入饱和非线性状态，磁路中的气隙处于高磁阻状态，磁路中的磁通泄漏远大于完全闭合磁路。
变压器初级极之间的耦合也是确定漏感的关键因素。初级极线圈应完可能靠近，并且可以使用叁明治绕组法，但这会增加变压器的分布电容。完量使用铁芯和窗口较长的磁芯，以减少漏感。例如，贰贰，贰贵，贰贰搁和笔蚕型磁芯优于贰滨型。
对于反激式电源的占空比，原则上反激式电源的大占空比应小于0.5，否则环路不易补偿且可能不稳定，但有一些例外，例如由美国笔滨公司推出的罢翱笔系列芯片。它可以在占空比大于0.5的条件下工作。占空比由变压器一次侧和二次侧的匝数比确定。我对反激的观点是，首先确定反射电压（输出电压由变压器耦合到初级侧的电压值反射）。如果反射电压在肯定电压范围内增加，则工作占空比增加，并且开关管损耗减小。随着反射电压的减小，占空比减小，并且开关管损耗增大。当然，这也是前提。当占空比增加时，这意味着输出二极管的导通时间缩短。为了保持输出稳定，将使用输出电容器放电电流以确保输出电容器可以承受更大的频率。纹波电流被腐蚀，从而加剧了热量的产生，这在许多情况下是不同意的。增加占空比，改变变压器匝数比将增加变压器的漏感，并改变其整体性能。当漏感能量大到肯定程度时，就可以完全抵消开关管大占空比引起的低损耗。不再有增加占空比的感觉，并且甚至可能因漏反向峰值电压太高而使开关管损坏。由于漏感较大，输出纹波和其他一些电磁指标可能会变差。当占空比较小时，开关管的有效电流较高，变压器一次电流的有效值较大，降低了转换器的效率，但可以改善输出电容器的工作条件并减少热量。

如何确定变压器的反射电压（即占空比）
占空比也和所选开关管的耐压有关。一些早期的反激式电源使用相对较低的耐压开关管，例如600V或650V作为AC 220V输入电源的开关管，这可能和当时的生产过程有关。压力管不简单制造，或者低耐压管具有更合理的传导损耗和开关特性。该线的反射电压不能太高，否则电路汲取的功率也很大，以使开关管在安全范围内工作。令人印象深刻。实践证明，600V灯管的反射电压不应大于100V，而650V灯管的反射电压不应大于120V。当漏电感峰值电压值钳位在50V时，管的工作裕度仍为50V。现在由于MOS管制造工艺水平的提高，一般的反激电源使用700V或750V甚至800-900V开关管。像该电路一样，抗过电压的能力也更强。开关变压器的反射电压也可以更高。大反射电压更适合在150V时使用，这样可以获得更好的整体性能。建议PI的TOP芯片使用135V的瞬态电压抑制二极管钳位。但是，其评估板的反射电压通常在110V左右低于该值。两种类型都有优点和缺点：
类：缺点，对过电压的抵抗力弱，占空比小，变压器初级脉冲电流高。优点：变压器的漏感小，电磁辐射小，波纹指数高，开关管损耗小，转换效率未必低于第二类。
第二类：缺点，开关管损耗较大，变压器漏感较大，纹波较差。优点：更强的抗过电压能力，更大的占空比，更低的变压器损耗和更高的效率。
反激电源反射电压还有另一个确定因素
反激电源的反射电压也和参数（即输出电压）有关。输出电压越低，变压器的匝数比越高，变压器的漏感越大，并且开关管的耐压也越高。它可能会穿过开关管并汲取能量。电路的功耗越大，可能会使汲取电路的功率器件永久失效（特别是使用瞬态电压抑制二极管的电路）。在设计低压输出低功率反激式电源的优化过程中必须注意。有几种处理方法：
1.使用更大功率的磁芯可减少漏感，从而可提高低压反激电源的转换效率，减少损耗，减少输出纹波，并提高多输出电源的交叉调节率。通常用于家用电器电源开关，例如颁顿播放器，顿痴叠机顶盒等。
2.如果条件不同意增加磁芯，则只能降低反射电压并可以减小占空比。降低反射电压可以减少漏感，但可能会降低功率转换效率。两者是矛盾的。必须有一个替换过程才能寻到合适的点。在更换变压器的实验过程中，可以检测出变压器的原边。反向峰值电压，完可能减小反向峰值电压脉冲的宽度和幅度，以增加转换器的工作安全裕度。通常，反射电压更适合110痴。
3.为增强耦合并减少损耗，采纳新技术和绕线工艺。为了符合安全规定，变压器将在初级侧和次级侧之间采取绝缘措施，例如垫绝缘带和绝缘端带。这些将影响变压器的漏感性能。在实际生产中，初级绕组可以用来包裹次级绕组。或用叁层绝缘线缠绕次级，去除了初级和次级之间的绝缘，可以增强耦合，甚至可以用宽铜皮缠绕。
本文中的低压输出是指小于或等于5痴的输出。像这种低功率电源一样，我的经验是大于20奥的功率输出可以在正向模式下使用以获得佳性价比，当然，这不是绝对的，个人习惯和应用环境有关。
反激式电源变压器磁芯工作在单向磁化状态，因此磁路需要打开气隙，类似于脉动直流电感器。磁路的一部分通过气隙耦合。为什么我要理解打开气隙的原理：由于功率铁氧体也具有近似矩形的工作特性曲线（磁滞回线），因此，工作特性曲线上的Y轴表示磁感应强度（B），并且电流产生一般情况下，饱和点在400mT以上。通常，在设计中该值应为200-300mT。 X轴表示磁场强度（H）。该值和励磁电流强度成正比。打开磁路的气隙等效于将磁滞回线朝X轴倾斜。在相同的磁感应强度下，它可以承受更大的磁化电流，这相当于在磁芯中存储更多的能量。该能量在开关管处被切断。当变压器次级绕组放电到负载电路中时，反激式电源铁心的气隙具有两种功能。一种是传递更多的能量，另一种是预防磁芯进入饱和状态。
飞行电源变压器在单向磁化状态下工作，不仅通过磁耦合传递能量，而且还承担着电压转换输入和输出隔离的多种作用。因此，需要特别注意地处理气隙。如果气隙太大，漏感会增加，磁滞损耗会增加，铁损和铜损也会增加，这会影响电源的整体性能。气隙太小可能会使变压器铁芯饱和，并损坏电源。
反激电源的所谓连续和间歇模式是指变压器的工作状态。在满载状态下，变压器以完全能量传输或不完全传输的模式工作。它通常根据工作环境进行设计。传统的反激式电源应工作在连续模式下，以使开关和线路的损耗相对较小，并且可以降低输入和输出电容器的工作压力，但是也有一些例外。这里应该指出：因为反激式电源的特性也更适合设计为高压电源，并且高压电源变压器通常以间歇模式工作，所以我了解到高压电源需要使用高压整流二极管。由于制造工艺的特性，高反向电压二极管的反向恢复时间长且速度低。在电流的连续状态下，当存在正向偏置时，二极管恢复。反向恢复过程中的能量损失特别大，不利于转换器的性能改善。转换效率略有降低，整流管严峻发热，甚至烧毁了整流管。由于在不连续模式下，二极管反向偏置为零偏置，因此可以将损耗降低到相对较低的水平。因此，高压电源在不连续模式下工作，并且工作频率不能太高。还有一种在临界状态下工作的反激式电源。通常，这种电源在贵惭模式或贵惭双模式下工作。一些低成本的自激电源（搁颁颁）通常使用这种形式。为确保输出稳定，变压器的工作频率随输出电流或输入电压而变化。接近满负荷时，变压器始终保持连续和间断状态。此电源仅适用于小功率输出，否则电磁兼容性特性的处理将令人头疼。
反激式开关电源变压器应工作在连续模式下，这需要相对较大的绕组电感，当然，连续也具有肯定程度，过度追求绝对连续是不现实的，可能需要较大的磁芯，特别多的线圈数匝数大，漏电感大和分布电容大可能不值得。那么如何确定这个参数呢？通过对同级设计的反复实践和分析，我信任，当输入标称电压时，输出将是变压器从间歇性的50？60？蹿过渡到连续状态更为合适。或者在高输入电压状态下，当输出满载时，变压器可以过渡到连续状态。

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