第一篇：開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)思路及計(jì)算方法

本文開(kāi)關(guān)電源工作原理是電子發(fā)燒友網(wǎng)開(kāi)關(guān)電源工程師全力整理的原理分析，以豐富的開(kāi)關(guān)電源案例分析，介紹單端正激式開(kāi)關(guān)電源，自激式開(kāi)關(guān)電源，推挽式開(kāi)關(guān)電源、降壓式開(kāi)關(guān)電源、升壓式開(kāi)關(guān)電源和反轉(zhuǎn)式開(kāi)關(guān)電源。

隨著全球?qū)δ茉磫?wèn)題的重視，電子產(chǎn)品的耗能問(wèn)題將愈來(lái)愈突出，如何降低其待機(jī)功耗，提高供電效率成為一個(gè)急待解決的問(wèn)題。傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源雖然電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，但它存在著效率低（只有40% －50%）、體積大、銅鐵消耗量大，工作溫度高及調(diào)整范圍小等缺點(diǎn)。為了提高效率，人們研制出了開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源，它的效率可達(dá)85% 以上，穩(wěn)壓范圍寬，除此之外，還具有穩(wěn)壓精度高、不使用電源變壓器等特點(diǎn)，是一種較理想的穩(wěn)壓電源。正因?yàn)槿绱?，開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源已廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中，本文對(duì)各類(lèi)開(kāi)關(guān)電源的工作原理作一闡述。

一、開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源的基本工作原理

開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源接控制方式分為調(diào)寬式和調(diào)頻式兩種，在實(shí)際的應(yīng)用中，調(diào)寬式使用得較多，在目前開(kāi)發(fā)和使用的開(kāi)關(guān)電源集成電路中，絕大多數(shù)也為脈寬調(diào)制型。因此下面就主要介紹調(diào)寬式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。

調(diào)寬式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的基本原理可參見(jiàn)下圖。

對(duì)于單極性矩形脈沖來(lái)說(shuō)，其直流平均電壓Uo取決于矩形脈沖的寬度，脈沖越寬，其直流平均電壓值就越高。直流平均電壓Ｕ。可由公式計(jì)算，即Uo=Um×T1/T 式中Um為矩形脈沖最大電壓值；T為矩形脈沖周期；T1為矩形脈沖寬度。

從上式可以看出，當(dāng)Um 與T 不變時(shí)，直流平均電壓Uo 將與脈沖寬度T1 成正比。這樣，只要我們?cè)O(shè)法使脈沖寬度隨穩(wěn)壓電源輸出電壓的增高而變窄，就可以達(dá)到穩(wěn)定電壓的目的。

二、開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源的原理電路

1、基本電路

圖二 開(kāi)關(guān)電源基本電路框圖

開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源的基本電路框圖如圖二所示。

交流電壓經(jīng)整流電路及濾波電路整流濾波后，變成含有一定脈動(dòng)成份的直流電壓，該電壓進(jìn)人高頻變換器被轉(zhuǎn)換成所需電壓值的方波，最后再將這個(gè)方波電壓經(jīng)整流濾波變?yōu)樗枰闹绷麟妷骸?/p>

控制電路為一脈沖寬度調(diào)制器，它主要由取樣器、比較器、振蕩器、脈寬調(diào)制及基準(zhǔn)電壓等電路構(gòu)成。這部分電路目前已集成化，制成了各種開(kāi)關(guān)電源用集成電路?？刂齐娐酚脕?lái)調(diào)整高頻開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)時(shí)間比例，以達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。

２．單端反激式開(kāi)關(guān)電源

單端反激式開(kāi)關(guān)電源的典型電路如圖三所示。電路中所謂的單端是指高頻變換器的磁芯僅工作在磁滯回線的一側(cè)。所謂的反激，是指當(dāng)開(kāi)關(guān)管VT1 導(dǎo)通時(shí)，高頻變壓器Ｔ初級(jí)繞組的感應(yīng)電壓為上正下負(fù)，整流二極管VD1處于截止?fàn)顟B(tài)，在初級(jí)繞組中儲(chǔ)存能量。當(dāng)開(kāi)關(guān)管VT1截止時(shí)，變壓器Ｔ初級(jí)繞組中存儲(chǔ)的能量，通過(guò)次級(jí)繞組及VD1 整流和電容Ｃ濾波后向負(fù)載輸出。

單端反激式開(kāi)關(guān)電源是一種成本最低的電源電路，輸出功率為20－100Ｗ，可以同時(shí)輸出不同的電壓，且有較好的電壓調(diào)整率。唯一的缺點(diǎn)是輸出的紋波電壓較大，外特性差，適用于相對(duì)固定的負(fù)載。

單端反激式開(kāi)關(guān)電源使用的開(kāi)關(guān)管VT1 承受的最大反向電壓是電路工作電壓值的兩倍，工作頻率在20－200kHz之間。

３．單端正激式開(kāi)關(guān)電源

單端正激式開(kāi)關(guān)電源的典型電路如圖四所示。這種電路在形式上與單端反激式電路相似，但工作情形不同。當(dāng)開(kāi)關(guān)管VT1導(dǎo)通時(shí)，VD2也

導(dǎo)通，這時(shí)電網(wǎng)向負(fù)載傳送能量，濾波電感Ｌ儲(chǔ)存能量；當(dāng)開(kāi)關(guān)管VT1截止時(shí)，電感Ｌ通過(guò)續(xù)流二極管VD3 繼續(xù)向負(fù)載釋放能量。

在電路中還設(shè)有鉗位線圈與二極管VD2，它可以將開(kāi)關(guān)管VT1的最高電壓限制在兩倍電源電壓之間。為滿足磁芯復(fù)位條件，即磁通建立和

復(fù)位時(shí)間應(yīng)相等，所以電路中脈沖的占空比不能大于５０％。由于這種電路在開(kāi)關(guān)管VT1導(dǎo)通時(shí)，通過(guò)變壓器向負(fù)載傳送能量，所以輸出功率范圍大，可輸出50－200 Ｗ的功率。電路使用的變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積也較大，正因?yàn)檫@個(gè)原因，這種電路的實(shí)際應(yīng)用較少。

４．自激式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源

自激式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的典型電路如圖五所示。這是一種利用間歇振蕩電路組成的開(kāi)關(guān)電源，也是目前廣泛使用的基本電源之一。

當(dāng)接入電源后在R1給開(kāi)關(guān)管VT1提供啟動(dòng)電流，使VT1開(kāi)始導(dǎo)通，其集電極電流Ic在L1中線性增長(zhǎng)，在L2 中感應(yīng)出使VT1 基極為正，發(fā)射極為負(fù)的正反饋電壓，使VT1 很快飽和。與此同時(shí)，感應(yīng)電壓給C1充電，隨著C1充電電壓的增高，VT1基極電位逐漸變低，致使VT1退出飽和區(qū)，Ic 開(kāi)始減小，在L2 中感應(yīng)出使VT1 基極為負(fù)、發(fā)射極為正的電壓，使VT1 迅速截止，這時(shí)二極管VD1導(dǎo)通，高頻變壓器Ｔ初級(jí)繞組中的儲(chǔ)能釋放給負(fù)載。在VT1截止時(shí)，L2中沒(méi)有感應(yīng)電壓，直流供電輸人電壓又經(jīng)R1給C1反向充電，逐漸提高VT1基極電位，使其重新導(dǎo)通，再次翻轉(zhuǎn)達(dá)到飽和狀態(tài)，電路就這樣重復(fù)振蕩下去。這里就像單端反激式開(kāi)關(guān)電源那樣，由變壓器Ｔ的次級(jí)繞組向負(fù)載輸出所需要的電壓。自激式開(kāi)關(guān)電源中的開(kāi)關(guān)管起著開(kāi)關(guān)及振蕩的雙重作從，也省去了控制電路。電路中由于負(fù)載位于變壓器的次級(jí)且工作在反激狀態(tài)，具有輸人和輸出相互隔離的優(yōu)點(diǎn)。這種電路不僅適用于大功率電源，亦適用于小功率電源。

５．推挽式開(kāi)關(guān)電源

推挽式開(kāi)關(guān)電源的典型電路如圖六所示。它屬于雙端式變換電路，高頻變壓器的磁芯工作在磁滯回線的兩側(cè)。電路使用兩個(gè)開(kāi)關(guān)管VT1和VT2，兩個(gè)開(kāi)關(guān)管在外激勵(lì)方波信號(hào)的控制下交替的導(dǎo)通與截止，在變壓器Ｔ次級(jí)統(tǒng)組得到方波電壓，經(jīng)整流濾波變?yōu)樗枰闹绷麟妷骸?/p>

這種電路的優(yōu)點(diǎn)是兩個(gè)開(kāi)關(guān)管容易驅(qū)動(dòng)，主要缺點(diǎn)是開(kāi)關(guān)管的耐壓要達(dá)到兩倍電路峰值電壓。電路的輸出功率較大，一般在100-500 Ｗ范圍內(nèi)。

６．降壓式開(kāi)關(guān)電源

降壓式開(kāi)關(guān)電源的典型電路如圖七所示。當(dāng)開(kāi)關(guān)管VT1 導(dǎo)通時(shí)，二極管VD1 截止，輸人的整流電壓經(jīng)VT1和L向Ｃ充電，這一電流使電感Ｌ中的儲(chǔ)能增加。當(dāng)開(kāi)關(guān)管VT1截止時(shí)，電感Ｌ感應(yīng)出左負(fù)右正的電壓，經(jīng)負(fù)載RL和續(xù)流二極管VD1釋放電感Ｌ中存儲(chǔ)的能量，維持輸出直流電壓不變。電路輸出直流電壓的高低由加在VT1基極上的脈沖寬度確定。

這種電路使用元件少，它同下面介紹的另外兩種電路一樣，只需要利用電感、電容和二極管即可實(shí)現(xiàn)。

７．升壓式開(kāi)關(guān)電源

升壓式開(kāi)關(guān)電源的穩(wěn)壓電路如圖八所示。當(dāng)開(kāi)關(guān)管 VT1 導(dǎo)通時(shí)，電感Ｌ儲(chǔ)存能量。當(dāng)開(kāi)關(guān)管VT1 截止時(shí)，電感Ｌ感應(yīng)出左負(fù)右正的電壓，該電壓疊加在輸人電壓上，經(jīng)二極管VD1向負(fù)載供電，使輸出電壓大于輸人電壓，形成升壓式開(kāi)關(guān)電源。

８．反轉(zhuǎn)式開(kāi)關(guān)電源

反轉(zhuǎn)式開(kāi)關(guān)電源的典型電路如圖九所示。這種電路又稱(chēng)為升降壓式開(kāi)關(guān)電源。無(wú)論開(kāi)關(guān)管VT1之前的脈動(dòng)直流電壓高于或低于輸出端的穩(wěn)定電壓，電路均能正常工作。

當(dāng)開(kāi)關(guān)管 VT1 導(dǎo)通時(shí)，電感L 儲(chǔ)存能量，二極管VD1 截止，負(fù)載RL靠電容C上次的充電電荷供電。當(dāng)開(kāi)關(guān)管VT1截止時(shí)，電感Ｌ中的電流繼續(xù)流通，并感應(yīng)出上負(fù)下正的電壓，經(jīng)二極管VD1向負(fù)載供電，同時(shí)給電容Ｃ充電。

以上介紹了脈沖寬度調(diào)制式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的基本工作原理和各種電路類(lèi)型，在實(shí)際應(yīng)用中，會(huì)有各種各樣的實(shí)際控制電路，但無(wú)論怎樣，也都是在這些基礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)的。

第二篇：開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)筆記

1.開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)前各參數(shù)

以NXP的TEA1832圖紙做說(shuō)明。分析電路參數(shù)設(shè)計(jì)與優(yōu)化并到認(rèn)證至量產(chǎn)。所有元器件盡量選擇公司現(xiàn)有的或者量大的元件，方便后續(xù)降成本。

1、輸入端：FUSE選擇需要考慮到I^2T參數(shù)。保險(xiǎn)絲的分類(lèi)，快斷，慢斷，電流，電壓值，保險(xiǎn)絲的認(rèn)證是否齊全。保險(xiǎn)絲前的安規(guī)距離2.5mm以上。設(shè)計(jì)時(shí)盡量放到3mm以上。需考慮打雷擊時(shí)，保險(xiǎn)絲I2T是否有余量，會(huì)不會(huì)打掛掉。

2、壓敏電阻：圖中可以增加一個(gè)壓敏電阻，一般采用14D471,也可采用561，直徑越大抗浪涌電流越大，也有增強(qiáng)版的10S471,14S471等，一般14D471打1KV,2KV雷擊夠用了，增加雷擊電壓就要換成MOV+GDT。有必要時(shí)，壓敏電阻外包個(gè)熱縮套管。

3、NTC：圖中可以增加個(gè)NTC,有的客戶(hù)有限制冷啟動(dòng)浪涌電流不超過(guò)60A,30A，NTC的另一個(gè)目的還可以在雷擊時(shí)扛部分電壓，減下MOSFET的壓力。選型時(shí)注意NTC的電壓，電流，溫度等參數(shù)。

4、共模電感：傳導(dǎo)與輻射很重要的一個(gè)濾波元件，共模電感有環(huán)形的高導(dǎo)材料5K,7K,0K,12K,15K，常用繞法有分槽繞，并繞，蝶形繞法等，還有UU型，分4個(gè)槽的ET型。這個(gè)如果能共用老機(jī)種的最好，成本考慮，傳導(dǎo)輻射測(cè)試完成后才能定型。

5、X電容選擇：需要與共模電感配合測(cè)試傳導(dǎo)與輻射才能定容值，一般情況為功率越大X電容越大。

6、如果認(rèn)證有輸入L,N的放電時(shí)間要求，需要在X電容下放2并2串的電阻給電容放電。

7、橋堆的選擇：一般需要考慮橋堆能過(guò)得浪涌電流，耐壓和散熱，防止雷擊時(shí)壞掉。

8、VCC啟動(dòng)電阻：注意啟動(dòng)電阻的功耗，主要是耐壓值，1206一般耐壓200V,0805一般耐壓150V，能多留余量比較好。

9、輸入濾波電解電容：一般看成本的考慮，輸出保持時(shí)間的10mS，按照電解電容容值的最小情況80%容值設(shè)計(jì)，不同廠家和不同的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)有點(diǎn)出入，有一點(diǎn)要注意普通的電解電容和扛雷擊的電解電容，電解電容的紋波電流關(guān)系到電容壽命，這個(gè)看品牌和具體的系列。

10、輸入電解電容上有并聯(lián)一個(gè)小瓷片電容，這個(gè)平時(shí)體現(xiàn)不出來(lái)用處，在做傳導(dǎo)抗擾度時(shí)有效果。

11、RCD吸收部分：R的取值對(duì)應(yīng)MOSFET上的尖峰電壓值，如果采用貼片電阻需注意電壓降額與功耗。C一般取102/103 1KV的高壓瓷片，整改輻射時(shí)也有可能會(huì)改為薄膜電容效果好。D一般用FR107,FR207，整改輻射時(shí)也有改為1N4007的情況或者其他的慢管，或者在D上套磁珠（K5A,K5C等材質(zhì)）。小功率電源，RC可以采用TVS管替代，如P6KE160等。

12、MOSFET的選擇，起機(jī)和短路情況需要注意SOA。高溫時(shí)的電流降額，低溫時(shí)的電壓降額。一般600V 2-12A足夠用與100W以?xún)?nèi)的反激，根據(jù)成本來(lái)權(quán)衡選型。整改輻射時(shí)很多方法沒(méi)有效果的時(shí)候，換個(gè)MOSFET就過(guò)了的情況經(jīng)常有。

13、MOSFET的驅(qū)動(dòng)電阻一般采用10R+20R，阻值大小對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)速度，效率，溫升。這個(gè)參數(shù)需要整改輻射時(shí)調(diào)整。

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

15、MOSFET的SOURCE到GND之間有個(gè)Isense電阻，功率盡量選大，盡量采用繞線無(wú)感電阻。功率小，或者有感電阻短路時(shí)有遇到過(guò)炸機(jī)現(xiàn)象。

16、Isense電阻到IC的Isense增加1個(gè)RC，取值1K,331，調(diào)試時(shí)可能有作用，如果采用這個(gè)TEA1832電路為參考，增加一個(gè)C并聯(lián)到GND。

17、不同的IC外圍引腳參考設(shè)計(jì)手冊(cè)即可，根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)在IC引腳處放濾波電容。

18、變壓器的設(shè)計(jì)，反激變壓器設(shè)計(jì)論壇里面討論很多，不多說(shuō)。還是考慮成本，盡量不在變壓器里面加屏蔽層，頂多在變壓器外面加個(gè)十字屏蔽。變壓器一定要驗(yàn)算delta B值，防止高溫時(shí)磁芯飽和。delta B=L*Ipk/（N*Ae），L(uH),Ipk（A),N為初級(jí)砸數(shù)（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?xún)?nèi)，出現(xiàn)異常情況不飽和，一般取值小于300mT以?xún)?nèi)。我之前做反激變壓器取值都是小于0.3的）附，學(xué)習(xí)zhangyiping的經(jīng)驗(yàn)（所以一般的磁通密度選擇1500高斯，變壓器小的可以選大一些，變壓器大的要選小一些，頻彔高的減小頻彔低的可以大一些吧。）變壓器的VCC輔助繞組盡量用2根以上的線并繞，之前很大批量時(shí)有碰到過(guò)有幾個(gè)輔助繞組輕載電壓不夠或者重載時(shí)VCC過(guò)壓的情況，2跟以上的VCC輔助繞線能盡量耦合更好解決電壓差異大這個(gè)問(wèn)題。

附注：有興趣驗(yàn)證這個(gè)公式的話，可以在最低電壓輸入，輸出負(fù)載不斷增加，看到變壓器飽和波形，飽和時(shí)計(jì)算結(jié)果應(yīng)該是500mT左右（25℃時(shí)，飽和磁通密度510mT）。

借鑒TDG的磁芯基本特征圖。

19、輸出二極管效率要求高時(shí)，可以采用超低壓降的肖特基二極管，成本要求高時(shí)可以用超快恢復(fù)二極管。

20、輸出二極管并聯(lián)的RC用于抑制電壓尖峰，同時(shí)也對(duì)輻射有抑制。

21、光耦與431的配合，光耦的二極管兩端可以增加一個(gè)1K-3K左右的電阻，Vout串聯(lián)到光耦的電阻取值一般在100歐姆-1K之間。431上的C與RC用于調(diào)整環(huán)路穩(wěn)定，動(dòng)態(tài)響應(yīng)等。

22、Vout的檢測(cè)電阻需要有1mA左右的電流，電流太小輸出誤差大，電流太大，影響待機(jī)功耗。

23、輸出電容選擇，輸出電容的紋波電流大約等于輸出電流，在選擇電容時(shí)紋波電流放大1.2倍以上考慮。24、2個(gè)輸出電容之間可以增加一個(gè)小電感，有助于抑制輻射干擾，有了小電感后，第一個(gè)輸出電容的紋波電流就會(huì)比第二個(gè)輸出電容的紋波電流大很多，所以很多電路里面第一個(gè)電容容量大，第二個(gè)電容容量較小。

25、輸出Vout端可以增加一個(gè)共模電感與104電容并聯(lián)，有助于傳導(dǎo)與輻射，還能降低紋波峰峰值。

26、需要做恒流的情況可以采用專(zhuān)業(yè)芯片，AP4310或者TSM103等類(lèi)似芯片做，用431+358都行，注意VCC的電壓范圍，環(huán)路調(diào)節(jié)也差不多。

27、有多路輸出負(fù)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(fù)載，否則會(huì)因?yàn)轳詈?，burst模式等問(wèn)題導(dǎo)致其他路輸出電壓不穩(wěn)定。

28、初級(jí)次級(jí)的大地之間有接個(gè)Y電容，一般容量小于或等于222，則漏電流小于0.25mA，不同的產(chǎn)品認(rèn)證對(duì)漏電流是有要求的，需注意。算下來(lái)這么多，電子元器件基本能定型了，整個(gè)初略的BOM可以評(píng)審并參考報(bào)價(jià)了。BOM中元器件可以多放幾個(gè)品牌方便核成本。如客戶(hù)有特殊要求，可以在電路里面增加功能電路實(shí)現(xiàn)。如不能實(shí)現(xiàn)，尋找新的IC來(lái)完成，相等功率和頻率下，IC的更改對(duì)外圍器件影響不大。如客戶(hù)溫度范圍的要求比較高，對(duì)應(yīng)元器件的選項(xiàng)需要參考元器件使用溫度和降額使用。

2開(kāi)關(guān)電源PCB設(shè)計(jì)

1、PCB對(duì)應(yīng)的SCH網(wǎng)絡(luò)要對(duì)應(yīng)，方便后續(xù)更新，花不了多少時(shí)間的。

2、PCB的元器件封裝，標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)里面的按實(shí)際情況需要更改，貼片元件焊盤(pán)加大；插件元件的孔徑比元件管腳大0.3mm，焊盤(pán)直徑大于孔0.8mm以上，焊盤(pán)大些方便焊接，元器件過(guò)波峰焊也容易上錫，PCB廠家做出來(lái)也不容易破孔。還有很多細(xì)節(jié)的東西多了解些對(duì)生產(chǎn)是很大的功勞啊。

3、安規(guī)的要求在PCB上的體現(xiàn)，保險(xiǎn)絲的安規(guī)輸入到輸出距離3mm以上，保險(xiǎn)絲帶型號(hào)需要印在PCB上。PCB的板材也有不同的安規(guī)要求，對(duì)應(yīng)需要做的認(rèn)證與***商溝通能否滿足要求。相應(yīng)的認(rèn)證編號(hào)需印到PCB上。初級(jí)到次級(jí)的距離8mm以上，Y電容注意選擇Y1還是Y2的，跨距也要求8mm以上，變壓器的初級(jí)與次級(jí)，用擋墻或者次級(jí)用三層絕緣線飛線等方法做爬電距離。

4、橋堆前L,N走線距離2.5mm以上，橋堆后高壓+，-距離2.5mm以上。走線為大電流回路先走，面積越小越好。信號(hào)線遠(yuǎn)離大電流走線，避免干擾，IC信號(hào)檢測(cè)部分的濾波電容靠近IC，信號(hào)地與功率地分開(kāi)走，星形接地，或者單點(diǎn)接地，最后匯總到大電容的“-”引腳，避免調(diào)試時(shí)信號(hào)受干擾，或者抗擾度出狀況。

5、IC方向，貼片元器件的方向，盡量放到整排整列，方便過(guò)波峰焊上錫，提高產(chǎn)線效率，避免陰影效應(yīng)，連錫，虛焊等問(wèn)題出現(xiàn)。

6、打AI的元器件需要根據(jù)相應(yīng)的規(guī)則放置元器件，之前看過(guò)一個(gè)日本的PCB，焊盤(pán)做成水滴狀，AI元件的引腳剛好在水滴狀的焊盤(pán)上，漂亮。

7、PCB上的走線對(duì)輻射影響比較大，可以參考相關(guān)書(shū)籍。還有1種情況，PCB當(dāng)單面板布線，弄完后，在頂層敷整塊銅皮接大電容地，抑制傳導(dǎo)和輻射很有效果。

8、布線時(shí)，還需要考慮雷擊，ESD時(shí)或其他干擾的電流路徑，會(huì)不會(huì)影響IC。

3開(kāi)關(guān)電源調(diào)試

1、萬(wàn)用表先測(cè)試主電流回路上的二極管，MOSFET，有沒(méi)有短路，有沒(méi)有裝反，變壓器的感量與漏感是否都有測(cè)試，變壓器同名端有沒(méi)有繞錯(cuò)。

2、開(kāi)始上電，我的習(xí)慣是先上100V的低壓，PWM沒(méi)有輸出。用示波器看VCC，PWM腳，VCC上升到啟動(dòng)電壓，PWM沒(méi)有輸出。檢查各引腳的保護(hù)功能是否被觸發(fā)，或者參數(shù)不對(duì)。找不到問(wèn)題，查看IC的上電時(shí)序圖，或者IC的datasheet里面IC啟動(dòng)的條件。示波器使用時(shí)需注意，3芯插頭的地線要拔掉，不拔掉的話最好采用隔離探頭掛波形，要不怎么炸機(jī)的都不知道。用2個(gè)以上的探頭時(shí)，2根探頭的COM端接同1個(gè)點(diǎn)，避免影響電路，或者夾錯(cuò)位置燒東西。

3、IC啟動(dòng)問(wèn)題解決了，PWM有輸出，發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)時(shí)變壓器嘯叫。掛MOSFET的電流波形，或者看Isense腳底波形是否是三角波，有可能是飽和波形，有可能是方波。需重新核算ΔB，還有種情況，VCC繞組與主繞組繞錯(cuò)位置。也有輸出短路的情況，還有RCD吸收部分的問(wèn)題，甚至還碰到過(guò)TVS壞了短路的情況。

4、輸出有了，但是輸出電壓不對(duì)，或者高了，或者低了。這個(gè)需要判斷是初級(jí)到問(wèn)題，還是次級(jí)的問(wèn)題。掛輸出二極管電壓電流波形，是否是正常的反激波形，波形不對(duì)，估計(jì)就是同名端反了。檢查光耦是否損壞，光耦正常，采用穩(wěn)壓管+1K電阻替換431的位置，即可判斷輸出反饋431部分，或者恒流，或者過(guò)載保護(hù)等保護(hù)的動(dòng)作。常見(jiàn)問(wèn)題，光耦腳位畫(huà)錯(cuò)，導(dǎo)致反饋到不了前級(jí)。431封裝弄錯(cuò)，一般431的封裝有2種，腳位有鏡像了的。同名端的問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致輸出電壓不對(duì)。

5、輸出電壓正常了，但是不是精確的12V或者24V，這個(gè)時(shí)候一般采用2個(gè)電阻并聯(lián)的方式來(lái)調(diào)節(jié)到精確電壓。采樣電阻必須是1%或者0.5%。

6、輸出能帶載了，帶滿載變壓器有響聲，輸出電壓紋波大。掛PWM波形，是否有大小波或者開(kāi)幾十個(gè)周期，停幾十個(gè)周期，這樣的情況調(diào)節(jié)環(huán)路。431上的C與RC，現(xiàn)在的很多IC內(nèi)部都已經(jīng)集成了補(bǔ)償，環(huán)路都比較好調(diào)整。環(huán)路調(diào)節(jié)沒(méi)有效果，可以計(jì)算下電感感量太大或者太小，也可以重新核算Isense電阻，是否IC已經(jīng)認(rèn)為Isense電阻電壓較小，IC工作在brust mode?？梢愿腎sense電阻阻值測(cè)試。

7、高低壓都能帶滿載了，波形也正常了。測(cè)試電源效率，輸入90V與264V時(shí)效率盡量做到一致(改占空比，匝比)，方便后續(xù)安規(guī)測(cè)試溫升。電源效率一般參考老機(jī)種效率，或者查能效等級(jí)里面的標(biāo)準(zhǔn)參考。

8、輸出紋波測(cè)試，一般都有要求用47uF+104,或者10uF+104電容測(cè)試。這個(gè)電解電容的容值影響紋波電壓，電容的高頻低阻特性（不同品牌和系列）也會(huì)影響紋波電壓。示波器測(cè)試紋波時(shí)探頭上用彈簧測(cè)試探頭測(cè)試可以避免干擾尖峰。輸出紋波搞不定的情況下，可以改容量，改電容的系列，甚至考慮采用固態(tài)電容。

9、輸出過(guò)流保護(hù)，客戶(hù)要求精度高的，要在次級(jí)放電流保護(hù)電路，要求精度不高的，一般初級(jí)做過(guò)流保護(hù)，大部分IC都有集成過(guò)流或者過(guò)功率保護(hù)。過(guò)流保護(hù)一般放大1.1-1.5倍輸出電流。最大輸出電流時(shí)，元器件的應(yīng)力都需要測(cè)試，并留有余量。電流保護(hù)如增加反饋環(huán)路可以做成恒流模式，無(wú)反饋環(huán)路一般為打嗝保護(hù)模式。做好過(guò)流保護(hù)還需要測(cè)試滿載+電解電容的測(cè)試，客戶(hù)端有時(shí)提出的要求并未給出是否是容性負(fù)載，能帶多大的電容起機(jī)測(cè)試了后心里比較有底。

10、輸出過(guò)壓保護(hù)，穩(wěn)定性要求高的客戶(hù)會(huì)要求放2個(gè)光耦，1個(gè)正常工作的，一個(gè)是做過(guò)壓保護(hù)的。無(wú)要求的，在VCC的輔助繞組處增加過(guò)壓保護(hù)電路，或者IC里面已經(jīng)有集成的過(guò)壓保護(hù)，外圍器件很少。

11、過(guò)溫保護(hù)一般要看具體情況添加的，安規(guī)做高溫測(cè)試時(shí)對(duì)溫度都有要求，能滿足安規(guī)要求溫度都還可以，除非環(huán)境復(fù)雜或者異常情況，需要增加過(guò)溫保護(hù)電路。

12、啟動(dòng)時(shí)間，一般要求為2S,或者3S內(nèi)起機(jī)，都比較好做，待機(jī)功耗做到很低功率的方案，一般IC都考慮好了。沒(méi)有什么問(wèn)題。

13、上升時(shí)間和過(guò)沖，這個(gè)通過(guò)調(diào)節(jié)軟啟動(dòng)和環(huán)路響應(yīng)實(shí)現(xiàn)。

14、負(fù)載調(diào)整率和線性調(diào)整率都是通過(guò)調(diào)節(jié)環(huán)路響應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

15、保持時(shí)間，更改輸入大電容容量即可。

16、輸出短路保護(hù)，現(xiàn)在IC的短路保護(hù)越做越好，一般短路時(shí)，IC的VCC輔助繞組電壓低，IC靠啟動(dòng)電阻供電，IC啟動(dòng)后，Isense腳檢測(cè)過(guò)流會(huì)做短路保護(hù)，停止PWM輸出。一般在264V輸入時(shí)短路功率最大，短路功率控制住2W以?xún)?nèi)比較安全。短路時(shí)需要測(cè)試MOSFET的電流與電壓，并通過(guò)查看MOSFET的SOA圖（安全工作區(qū)）對(duì)應(yīng)短路是否超出設(shè)計(jì)范圍。

17、空載起機(jī)后，輸出電壓跳。有可能是輕載時(shí)VCC的輔助繞組感應(yīng)電壓低導(dǎo)致，增加VCC繞組匝數(shù)，還有可能是輸出反饋環(huán)路不穩(wěn)定，需要更新環(huán)路參數(shù)。

18、帶載起機(jī)或者空載切重載時(shí)電壓起不來(lái)。重載時(shí)，VCC輔助繞組電壓高，需查看是否過(guò)壓，或者是過(guò)流保護(hù)動(dòng)作。

還有變壓器設(shè)計(jì)時(shí)按照正常輸出帶載設(shè)計(jì)，導(dǎo)致重載或者過(guò)流保護(hù)前變壓器飽和。

19、元器件的應(yīng)力都應(yīng)測(cè)試，滿載、過(guò)載、異常測(cè)試時(shí)元器件應(yīng)力都應(yīng)有余量，余量大小看公司規(guī)定和成本考慮。性能測(cè)試與調(diào)試基本完成。調(diào)試時(shí)把自己想成是設(shè)計(jì)這顆IC的人，就能好好理解IC的工作情況并快速解決問(wèn)題。這些全都按記憶寫(xiě)的，有點(diǎn)亂，有些沒(méi)有記錄到，后續(xù)想到了再補(bǔ)上。

4EMC等測(cè)試之前

1、溫升測(cè)試，45℃烤箱環(huán)境，輸入90，264時(shí)變壓器磁芯，線包不超過(guò)110℃，PCB在130℃以?xún)?nèi)。其他的元器件具體值參考下安規(guī)要求，溫度最難整的一般都是變壓器。

2、絕緣耐壓測(cè)試DC500V，阻值大于100MΩ，初次級(jí)打AC3000V時(shí)間60S,小于10mA，產(chǎn)線量產(chǎn)可以打AC3600V,6S。建議采用直流電壓DC4242打耐壓。耐壓電流設(shè)置10mA，測(cè)試過(guò)程中測(cè)試儀器報(bào)警，要檢查初次級(jí)距離，初級(jí)到外殼，次級(jí)到外殼距離，能把測(cè)試室拉上窗簾更好，能快速找到放電的位置的電火花。

3、對(duì)地阻抗，一般要小于0.1Ω，測(cè)試條件電流40A。

4、ESD一般要求接觸4K,空氣8K，有個(gè)電阻電容模型問(wèn)題。一般會(huì)把等級(jí)提高了打，打到最高的接觸8K,空氣15K。打ESD時(shí)，共模電感底下有放電針的話，放電針會(huì)放電。電源的ESD還會(huì)在散熱器與不同元器件之間打火，一般是距離問(wèn)題和PCB的layout問(wèn)題。打ESD打到15K把電源打壞就知道自己做的電源能抗多大的電壓，做安規(guī)認(rèn)證時(shí)，心里有底。如果客戶(hù)有要求更高的電壓也知道怎么處理。參考EN61000-4-2。

5、EFT這個(gè)沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)問(wèn)題2KV。參考EN61000-4-4。

6、雷擊，差模1K，共模2K，采用壓敏14D471，有輸入大電解，走線沒(méi)有大問(wèn)題基本PASS。碰到過(guò)雷擊不過(guò)的情況，小功率5W,10W的打掛了，采用能抗雷擊的電解電容。單極PFC做反激打掛了MOSFET,在輸入橋堆后加入二極管與電解電容串聯(lián)，電容吸收能量。LED電源打2K與4K的情況，4KV就要采用壓敏電阻+GDT的形式。參考EN61000-4-5。

EFT,ESD,SURGE有A,B,C等級(jí)。一般要A等級(jí)：干擾對(duì)電源無(wú)影響。

7、低溫起機(jī)。一般便宜的電源，溫度范圍是0-45℃，貴的，工業(yè)類(lèi)，或者LED什么的有要求-40℃-60℃，甚至到85℃。-40℃的時(shí)候輸入NTC增大了N倍，輸入電解電容明顯不夠用了，ESR很大，還有PFC如果用500V的MOSFET也是有點(diǎn)危險(xiǎn)的（低溫時(shí)MOSFET的耐壓值變低）。之前碰到過(guò)90V輸入的時(shí)候輸出電壓跳，或者是LED閃幾次才正常起來(lái)。增加輸入電容容量，改小NTC,增加VCC電容，軟啟動(dòng)時(shí)間加長(zhǎng)，初級(jí)限流（輸入容量不夠，導(dǎo)致電壓很低，電流很大，觸發(fā)保護(hù)）從1.2倍放大到1.5倍，IC的VCC繞組增加2T輔助電壓抬高；查找保護(hù)線路是否太極限，低溫被觸發(fā)（如PFC過(guò)壓易被觸發(fā)）。

5傳導(dǎo)整改

基本性能和安規(guī)基本問(wèn)題解決掉，剩下個(gè)傳導(dǎo)和輻射問(wèn)題。這個(gè)時(shí)候可以跟客戶(hù)談后續(xù)價(jià)格，自己優(yōu)化下線路。跟安規(guī)工程師確認(rèn)安規(guī)問(wèn)題，跟產(chǎn)線的工程師確認(rèn)后續(xù)PCB上元器件是否需要做位置的更改，產(chǎn)線是否方便操作等問(wèn)題。或者有打AI，過(guò)回流焊波峰焊的問(wèn)題，及時(shí)對(duì)元器件調(diào)整。

1、傳導(dǎo)和輻射測(cè)試大家看得比較多，論壇里面也講的多，實(shí)際上這個(gè)是個(gè)砸錢(qián)的事情。砸錢(qián)砸多了，自然就會(huì)了，整改也就快了。能改的地方就那么幾個(gè)。

1、這個(gè)里面看不見(jiàn)的，特別重要的就算是PCB了，有厲害的可以找到PCB上的線，割斷，換個(gè)走線方式就可以搞掉3個(gè)dB,余量就有了。

2、一般看到筆記本電源適配器，接電腦的部分就有個(gè)很丑的砣，這個(gè)就是個(gè)EMI濾波器，從適配器出線的部分到筆記本電腦這么長(zhǎng)的距離，可以看成是1條天線，增加一個(gè)濾波器，就可以濾除損耗。所以一般開(kāi)關(guān)電源的輸出端有一個(gè)濾波電感，效果也是一樣的。

3、輸入濾波電感，功率小的，UU型很好用，功率大的基本用環(huán)型和ET型。公司有傳導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室或者傳導(dǎo)儀器的倒是可以有想法了就去折騰下。要是要去第三方實(shí)驗(yàn)室的就比較痛苦了，光整改材料都要帶一堆。濾波電感用高導(dǎo)的10K材料比較好，對(duì)傳導(dǎo)輻射抑制效果都不錯(cuò)，如果傳導(dǎo)差的話，可以改12K,15K的，輻射差的話可以改5K,7K的材質(zhì)。

4、輸入X電容，能用小就用小，主要是占地方。這個(gè)要配合濾波電感調(diào)整的。

5、Y電容，初次級(jí)沒(méi)有裝Y電容，或者Y電容很小的話一般從150K-30M都是飄的，或者飛出限值了的，裝個(gè)471-222就差不多了。Y電容的接法直接影響傳導(dǎo)與輻射的測(cè)試數(shù)據(jù)，一般為初級(jí)地接次級(jí)的地，也有初級(jí)高壓，接次級(jí)地，或者放2個(gè)Y電容初級(jí)高壓和初級(jí)地都接次級(jí)的地，沒(méi)有調(diào)好之前誰(shuí)也說(shuō)不準(zhǔn)的。Y電容上串磁珠，對(duì)10MHz以上有效果，但也不全是。每個(gè)人調(diào)試傳導(dǎo)輻射的方法和方式都有差異機(jī)種也不同，問(wèn)題也不同，所以也許我的方法只適合我自己用。無(wú)Y方案大部分是靠改變變壓器來(lái)做的，而且功率不好做大。

6、MOSFET吸收，DS直接頂多能接個(gè)221，要不溫度就太高了，一般47pF，100pF。RCD吸收，可以在C上串個(gè)10-47Ω電阻吸收尖峰。還可以在D上串10-100Ω的電阻，MOSFET的驅(qū)動(dòng)電阻也可以改為100Ω以?xún)?nèi)。

7、輸出二極管的吸收，一般采用RC吸收足夠了。

8、變壓器，變壓器有銅箔屏蔽和線屏蔽，銅箔屏蔽對(duì)傳導(dǎo)效果好，線屏蔽對(duì)輻射效果好。至于初包次，次包初，還有些其他的繞法都是為了好過(guò)傳導(dǎo)輻射。

9、對(duì)于PFC做反激電源的，輸入部分還需要增加差模電感。一般用棒形電感，或者鐵粉芯的黃白環(huán)做。

10、整改傳導(dǎo)的時(shí)候在10-30MHz部分盡量壓低到有15-20dB余量，那樣輻射比較好整改。

開(kāi)關(guān)頻率一般在65KHz，看傳導(dǎo)的時(shí)候可以看到65K的倍頻位置，一般都有很高的值?？傊簜鲗?dǎo)的現(xiàn)象可以看成是功率器件的開(kāi)關(guān)引起的振蕩在輸入線上被放大了顯示出來(lái)，避免振蕩信號(hào)出去就要避免高頻振蕩，或者把高頻振蕩吸收掉，損耗掉，以至于顯示出來(lái)的時(shí)候不超標(biāo)。

6輻射整改

1、PCB的走線按照布線規(guī)則來(lái)做即可。當(dāng)PCB有空間的時(shí)候可以放2個(gè)Y電容的位置：初級(jí)大電容的+到次級(jí)地；初級(jí)大電容-到次級(jí)地，整改輻射的時(shí)候可以調(diào)整。

2、對(duì)于2芯輸入的，Y電容除了上述接法還可以在L,N輸入端，保險(xiǎn)絲之后接成Y型，再接次級(jí)的地，3芯輸入時(shí)，Y電容可以從輸入輸出地接到輸入大地來(lái)測(cè)試。

3、磁珠在輻射中間很重要，以前用過(guò)的材料是K5A,K5C，磁珠的阻抗曲線與磁芯大小和尺寸有關(guān)。如圖所示，不同的磁珠對(duì)不同的頻率阻抗曲線不同。但是都是把高頻雜波損耗掉，成了熱量（30MHz-500MHz）。一般MOSFET,輸出二極管，RCD吸收的D，橋堆，Y電容都可以套磁珠來(lái)做測(cè)試。

4、輸入共模電感：如果是2級(jí)濾波，第一級(jí)的濾波電感可以考慮用0.5-5mH左右的感量，蝶形繞法，5K-10K材質(zhì)繞制，第一級(jí)對(duì)輻射壓制效果好。如果是3芯輸入，可以在輸入端進(jìn)線處用三層絕緣線在K5A等同材質(zhì)繞3-10圈，效果巨好。

5、輸出共模電感，一般采用高導(dǎo)磁芯5K-10K的材料，特殊情況輻射搞不定也可以改為K5A等同材質(zhì)。

6、MOSFET，漏極上串入磁珠，輸入電阻加大，DS直接并聯(lián)22-220pF高壓瓷片電容可以改善輻射能量，也可以換不同電流值的MOS，或者不同品牌的MOSFET測(cè)試。

7、輸出二極管，二極管上套磁珠可以改善輻射能量。二極管上的RC吸收也對(duì)輻射有影響。也可以換不同電流值來(lái)測(cè)試，或者更換品牌

8、RCD吸收，C更改容量，R改阻值，D可以用FR107，F(xiàn)R207改為慢管，但是需要注意慢管的溫度。RCD里面的C可以串小阻值電阻。

9、VCC的繞組上也有二極管，這個(gè)二極管也對(duì)輻射影響大，一般采取套磁珠，或者將二極管改為1N4007或者其他的慢管。

10、最關(guān)鍵的變壓器。能少加屏蔽就少加屏蔽，沒(méi)辦法的情況也只能改變壓器了。變壓器里面的銅箔屏蔽對(duì)輻射影響大，線屏蔽是最有效果的。一般改不動(dòng)的時(shí)候才去改變壓器。

11、輻射整改時(shí)的效率。套滿磁珠的電源先做測(cè)試，PASS的情況，再逐個(gè)剪掉磁珠。fail的情況，在輸入輸出端來(lái)套磁環(huán)，判斷輻射信號(hào)是從輸入還是輸出發(fā)射出來(lái)的。套了磁環(huán)還是fail的話，證明輻射能量是從板子上出來(lái)的。這個(gè)時(shí)候要找實(shí)驗(yàn)室的兄弟搞個(gè)探頭來(lái)測(cè)試，看看是哪個(gè)元器件輻射的能量最大，哪個(gè)原件在超出限值的頻率點(diǎn)能量最高，再對(duì)對(duì)應(yīng)的元件整改。輻射的現(xiàn)象可以看成是功率器件在高速開(kāi)關(guān)情況下，寄生參數(shù)引起的振蕩在不同的天線上發(fā)射出去，被天線接收放大了顯示出來(lái)，避免振蕩信號(hào)出去就要避免高頻振蕩，改變振蕩頻率或者把高頻振蕩吸收掉，損耗掉，以至于顯示出來(lái)值的時(shí)候不超標(biāo)。磁珠的運(yùn)用有個(gè)需要注意的地方，套住MOSFET的時(shí)候，MOSFET最好是要打K腳，套入磁珠后點(diǎn)膠固定，如果磁珠松動(dòng)，可能導(dǎo)電引起MOSFET短路。有空間的情況下盡量采用帶線磁珠。

7PCB改版定型與試產(chǎn)

傳導(dǎo)輻射整改完成后，PCB可以定型了，最好按照生產(chǎn)的工藝要求來(lái)做改善，更新一版PCB，避免生產(chǎn)時(shí)碰到問(wèn)題。

1、驗(yàn)證電源的時(shí)刻到了，客戶(hù)要求，規(guī)格書(shū)。電源樣品拿給測(cè)試驗(yàn)證組做測(cè)試驗(yàn)證了。之前問(wèn)題都解決了的話，驗(yàn)證組是沒(méi)問(wèn)題的，到時(shí)間拿報(bào)告就可以了。

2、準(zhǔn)備小批量試產(chǎn)，走流程，準(zhǔn)備物料，整理BOM與提供樣機(jī)給生產(chǎn)部同事。

3、準(zhǔn)備做認(rèn)證的材料（保險(xiǎn)絲，MOSFET等元器件）與樣機(jī)以及做認(rèn)證的關(guān)鍵元器件清單等文檔性材料。關(guān)鍵元器件清單里面的元件一般寫(xiě)3個(gè)以上的***商。認(rèn)證號(hào)一定要對(duì)準(zhǔn)，錯(cuò)了的話，后續(xù)審廠會(huì)有不必要的麻煩。剩下的都是一些基本的溝通問(wèn)題了。

做認(rèn)證時(shí)碰到過(guò)做認(rèn)證的時(shí)候溫升超標(biāo)了的，只能加導(dǎo)熱膠導(dǎo)出去?；蛘咛岣咝?，把傳導(dǎo)與輻射的余量放小。這種問(wèn)題一般是自己做測(cè)試時(shí)余量留得太少，很難碰到的。

4、一般認(rèn)證2個(gè)月左右能拿到的。2個(gè)月的時(shí)間足夠把試產(chǎn)做好了。

5、試產(chǎn)問(wèn)題：基本上都是要改大焊盤(pán)，插件的孔大小更改，絲印位置的更改等。

6、試產(chǎn)的測(cè)試按IPS和產(chǎn)線測(cè)試的規(guī)章制度完成。碰到過(guò)裸板耐壓打不過(guò)的，原因竟然是把裸板放在綠色的靜電皮上操作；也有是麥拉片折痕處貼的膠帶磨損了。

7、輸入有大電容的電源，需要要求測(cè)試的工序里面增加一條，測(cè)試完畢給大電容放電的一個(gè)操作流程。

8、試產(chǎn)完成后開(kāi)個(gè)試產(chǎn)總結(jié)會(huì)，試產(chǎn)PASS，PCB可以開(kāi)模了。量產(chǎn)基本上是不會(huì)找到研發(fā)工程師了，頂多就是替代料的事宜。

9、做完一個(gè)產(chǎn)品，給自己寫(xiě)點(diǎn)總結(jié)什么的，其中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，或者是有點(diǎn)失敗的地方，或者是不同IC的特點(diǎn)。項(xiàng)目做多了，自然就會(huì)了。整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中都是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的協(xié)作，所以很厲害的工程師，溝通能力也是很強(qiáng)的，研發(fā)一個(gè)產(chǎn)品要跟很多部門(mén)打交道，技術(shù)類(lèi)的書(shū)要看，技術(shù)問(wèn)題也要探討，同時(shí)溝通與禮儀方面的知識(shí)也要學(xué)習(xí)，有這些前提條件，開(kāi)發(fā)起來(lái)也就容易多了。

第三篇：開(kāi)關(guān)電源熱設(shè)計(jì)討論

開(kāi)關(guān)電源熱設(shè)計(jì)討論

借本論題探討熱設(shè)計(jì)的方法及可靠性設(shè)計(jì)

先開(kāi)個(gè)頭：散熱設(shè)計(jì)的一些基本原則

從有利于散熱的角度出發(fā)，印制版最好是直立安裝，板與板之間的距離一般不應(yīng)小于2cm，而且器件在印制版上的排列方式應(yīng)遵循一定的規(guī)則：

·對(duì)于采用自由對(duì)流空氣冷卻的設(shè)備，最好是將集成電路（或其它器件）按縱長(zhǎng)方式排列，如圖3示；對(duì)于采用強(qiáng)制空氣冷卻的設(shè)備，最好是將集成電路（或其它器件）按橫長(zhǎng)方式排列。

·同一塊印制板上的器件應(yīng)盡可能按其發(fā)熱量大小及散熱程度分區(qū)排列，發(fā)熱量小或耐熱性差的器件（如小信號(hào)晶體管、小規(guī)模集成電路、電解電容等）放在冷卻氣流的最上流（入口處），發(fā)熱量大或耐熱性好的器件（如功率晶體管、大規(guī)模集成電路等）放在冷卻氣流最下游。

·在水平方向上，大功率器件盡量靠近印制板邊沿布置，以便縮短傳熱路徑；在垂直方向上，大功率器件盡量靠近印制板上方布置，以便減少這些器件工作時(shí)對(duì)其它器件溫度的影響。

·對(duì)溫度比較敏感的器件最好安置在溫度最低的區(qū)域（如設(shè)備的底部），千萬(wàn)不要將它放在發(fā)熱器件的正上方，多個(gè)器件最好是在水平面上交錯(cuò)布局。

·設(shè)備內(nèi)印制板的散熱主要依靠空氣流動(dòng)，所以在設(shè)計(jì)時(shí)要研究空氣流動(dòng)路徑，合理配置器件或印制電路板。空氣流動(dòng)時(shí)總是趨向于阻力小的地方流動(dòng)，所以在印制電路板上配置器件時(shí)，要避免在某個(gè)區(qū)域留有較大的空域。整機(jī)中多塊印制電路板的配置也應(yīng)注意同樣的問(wèn)題。

電子設(shè)備散熱的重要性

在電子設(shè)備廣泛應(yīng)用的今天。如何保證電子設(shè)備的長(zhǎng)時(shí)間可靠運(yùn)行，一直困擾著工程師們。造成電子設(shè)備故障的原因雖然很多，但是高溫是其中最重要的因素（其它因素重要性依次是振動(dòng)Vibration、潮濕Humidity、灰塵Dust），溫度對(duì)電子設(shè)備的影響高達(dá)60％。

溫度和故障率的關(guān)系是成正比的，可以用下式來(lái)表示：

F = Ae-E/KT 其中：

F = 故障率, A=常數(shù)

E = 功率

K =玻爾茲曼常量(8.63e-5eV/K)T = 結(jié)點(diǎn)溫度

隨著芯片的集成度、功率密度的日愈提高，芯片的溫度越來(lái)越成為系統(tǒng)穩(wěn)定工作、性能提升的絆腳石。作為一個(gè)合格的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員，除了成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的功能之外，還必須充分考慮產(chǎn)品的穩(wěn)定性、工作壽命，環(huán)境適應(yīng)能力等等。而這些都和溫度有著直接或間接的關(guān)系。數(shù)據(jù)顯示，45%的電子產(chǎn)品損壞是由于溫度過(guò)高。可見(jiàn)散熱設(shè)計(jì)的重要性。如何對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行熱設(shè)計(jì)，首先我們可以從芯片廠家提供的芯片Datasheet為判斷的基礎(chǔ)依。如何理解Datasheet的相關(guān)參數(shù)呢？下面將對(duì)Datasheet中常用的熱參數(shù)逐一說(shuō)明。

一、Datasheet中和散熱有關(guān)的幾個(gè)重要參數(shù)

P--芯片功耗，單位W（瓦）。功耗是熱量產(chǎn)生的直接原因。功耗大的芯片，發(fā)熱量也一定大。

Tc--芯片殼體溫度，單位℃。

Tj--結(jié)點(diǎn)溫度，單位℃。隨著結(jié)點(diǎn)溫度的提高，半導(dǎo)體器件性能將會(huì)下降。結(jié)點(diǎn)溫度過(guò)高將導(dǎo)致芯片工作不穩(wěn)定，系統(tǒng)死機(jī)，最終芯片燒毀。

Ta--環(huán)境溫度，單位℃。

Tstg--存儲(chǔ)溫度，單位℃。芯片的儲(chǔ)存溫度。

Rja/θja--結(jié)點(diǎn)到環(huán)境的熱阻，單位℃/W。

Rjc/θjc--結(jié)點(diǎn)到芯片殼的熱阻，單位℃/W

Ψjt--可以理解為結(jié)點(diǎn)到芯片上表面的熱阻。當(dāng)芯片熱量只有部分通過(guò)上殼散出的時(shí)候的熱阻參數(shù)。

LFM--風(fēng)速單位，英尺/分鐘。

提供最大Ta、Tj、P--早期的芯片Datasheet一般都是這種。理論上我們只需要保證芯片附近的環(huán)境溫度不超過(guò)這個(gè)指標(biāo)就可以保證芯片可以正常工作。但是實(shí)際并非如此。Ta這個(gè)參數(shù)是按照J(rèn)EDEC標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試而得。JEDEC標(biāo)準(zhǔn)是這樣定義的：把芯片置于一塊3X4.5英寸的4層PCB中間，環(huán)境溫度測(cè)試探頭距離這塊PCB的板邊緣12英寸。可見(jiàn)我們產(chǎn)品幾乎不可能滿足這種測(cè)試條件。因此，Ta在這里對(duì)我們來(lái)說(shuō)，沒(méi)什么意義。在這種情況下保守的做法是：保證芯片的殼體溫度Tc﹤Ta-max，一般來(lái)說(shuō)芯片是可以正常工作的。>br>

直接提供Tc-max--這種情況相對(duì)較少，處理也相對(duì)簡(jiǎn)單。只需保證Tc﹤Tc-max即可。>br>

提供Tj、Rjc/θjc、P--近2年來(lái)，隨著熱設(shè)計(jì)的重要性不斷提高，大部分的芯片資料都會(huì)提供上述參數(shù)。基本公式如下：

Tj=Tc+Rjc*P

只要保證Tj﹤Tj-max即可保證芯片正常工作。

歸根結(jié)底，我們只要能保證芯片的結(jié)點(diǎn)溫度不超過(guò)芯片給定的最大值，芯片就可以正常工作。

如何判斷芯片是否需要增加散熱措施

第一步：搜集芯片的散熱參數(shù)。主要有：P、Rja、Rjc、Tj等

第二步：計(jì)算Tc-max：Tc-max=Tj-Rjc*P

第三步：計(jì)算要達(dá)到目標(biāo)需要的Rca：Rca=（Tc-max-Ta）/P

第四步：計(jì)算芯片本身的Rca’：Rca’=Rja-Rjc

如果Rca大于 Rca’，說(shuō)明不需要增加額外的散熱措施。

如果Rca小于Rca’，說(shuō)明需要增加額外的散熱措施。比如增加散熱器、增加風(fēng)扇等等。

如前所述，Rja不能用于準(zhǔn)確的計(jì)算芯片的溫度，所以這種方法只能用于簡(jiǎn)單的判斷。而不能用于最終的依據(jù)。下面舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：

例：某芯片功耗——1.7W；Rja——53℃/W；Tj——125℃；Rjc——25℃/W，芯片工作的最大環(huán)境溫度是50℃。判斷該芯片是否需要加散熱器，散熱器熱阻是多少。

Tc-max=Tj-Rjc*P =125℃-25℃/W*1.7W =82.5℃

Rca=（Tc-max-Ta）/P =（82.5-50）1.7 =19.12℃/W

Rca’=Rja-Rjc =53-25 =28℃/W

Rca小于Rca’，所以需要增加散熱器。

散熱器的熱阻假設(shè)為Rs，則有：

Rs//Rca’小于Rca

Rs*28/（Rs+28）小于19.12 Rs小于60.29℃/W

所以選用的散熱器熱阻必須小于60.29℃/W。

上面僅是非常簡(jiǎn)單的例子，當(dāng)然時(shí)間的情況要比這個(gè)復(fù)雜的多，需要通過(guò)仿真軟件計(jì)算來(lái)分析和計(jì)算。

在普通的數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，我們很少考慮到集成電路的散熱，因?yàn)榈退傩酒墓囊话愫苄?，在正常的自然散熱條件下，芯片的溫升不會(huì)太大。隨著芯片速率的不斷提高，單個(gè)芯片的功耗也逐漸變大，例如：Ｉｎｔｅｌ的奔騰ＣＰＵ的功耗可達(dá)到 25W。當(dāng)自然條件的散熱已經(jīng)不能使芯片的溫升控制在要求的指標(biāo)之下時(shí)，就需要使用適當(dāng)?shù)纳岽胧﹣?lái)加快芯片表面熱的釋放，使芯片工作在正常溫度范圍之內(nèi)。

通常條件下，熱量的傳遞包括三種方式：傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。傳導(dǎo)是指直接接觸的物體之間熱量由溫度高的一方向溫度較低的一方的傳遞，對(duì)流是借助流體的流動(dòng)傳遞熱量，而輻射無(wú)需借助任何媒介，是發(fā)熱體直接向周?chē)臻g釋放熱量。

在實(shí)際應(yīng)用中，散熱的措施有散熱器和風(fēng)扇兩種方式或者二者的同時(shí)使用。散熱器通過(guò)和芯片表面的緊密接觸使芯片的熱量傳導(dǎo)到散熱器，散熱器通常是一塊帶有很多葉片的熱的良導(dǎo)體，它的充分?jǐn)U展的表面使熱的輻射大大增加，同時(shí)流通的空氣也能帶走更大的熱能。風(fēng)扇的使用也分為兩種形式，一種是直接安裝在散熱器表面，另一種是安裝在機(jī)箱和機(jī)架上，提高整個(gè)空間的空氣流速。與電路計(jì)算中最基本的歐姆定律類(lèi)似，散熱的計(jì)算有一個(gè)最基本的公式：

溫差 = 熱阻 × 功耗

在使用散熱器的情況下，散熱器與周?chē)諝庵g的熱釋放的“阻力”稱(chēng)為熱阻，散熱器與空氣之間“熱流”的大小用芯片的功耗來(lái)代表，這樣熱流由散熱器流向空氣時(shí)由于熱阻的存在，在散熱器和空氣之間就產(chǎn)生了一定的溫差，就像電流流過(guò)電阻會(huì)產(chǎn)生電壓降一樣。同樣，散熱器與芯片表面之間也會(huì)存在一定的熱阻。熱阻的單位為℃/W。選擇散熱器時(shí)，除了機(jī)械尺寸的考慮之外，最重要的參數(shù)就是散熱器的熱阻。熱阻越小，散熱器的散熱能力越強(qiáng)。風(fēng)冷散熱原理

從熱力學(xué)的角度來(lái)看，物體的吸熱、放熱是相對(duì)的，凡是有溫度差存在時(shí)，就必然發(fā)生熱從高溫處傳遞到低溫處，這是自然界和工程技術(shù)領(lǐng)域中極普遍的一種現(xiàn)象。而熱傳遞的方式有三種：輻射、對(duì)流、傳導(dǎo)，其中以熱傳導(dǎo)為最快。我們要討論的風(fēng)冷散熱，實(shí)際上就是強(qiáng)制對(duì)流散熱。

對(duì)流換熱是指流體與其相接觸的固體表面或流體，而這具有不同溫度時(shí)所發(fā)生的熱量轉(zhuǎn)移過(guò)程。熱源將熱量以熱傳導(dǎo)方式傳至導(dǎo)熱導(dǎo)熱介質(zhì)，再由介質(zhì)傳至散熱片基部，由基部將熱量傳至散熱片肋片并通過(guò)風(fēng)扇與空氣分子進(jìn)行受迫對(duì)流，將熱量散發(fā)到空氣中。風(fēng)扇不斷向散熱片吹入冷空氣，流出熱空氣，完成熱的散熱過(guò)程。

對(duì)流換熱即受導(dǎo)熱規(guī)律的支配，又受流體流動(dòng)規(guī)律的支配，屬于一種復(fù)雜的傳熱過(guò)程，表現(xiàn)在對(duì)流換熱的影響因素比較多。

1．按流體產(chǎn)生流動(dòng)的原因不同，可分為自然對(duì)流和強(qiáng)制對(duì)流。

2．按流動(dòng)性質(zhì)來(lái)區(qū)分，有層流和紊流之別。流體從層流過(guò)渡到紊流是由于流動(dòng)失去穩(wěn)定性的結(jié)果。一般以雷諾數(shù)（Re）的大小，作為層流或紊流的判斷依據(jù)。

3．流體的物性對(duì)對(duì)流換熱的影響。例如，粘度、密度、導(dǎo)熱系數(shù)、比熱、導(dǎo)溫系數(shù)等等，它們隨流體不同而不同，隨溫度變化而變化，從而改變對(duì)流換熱的效果。

4．換熱表面的幾何條件對(duì)對(duì)流換熱的影響。其中包括：

1)管道中的進(jìn)口、出口段的長(zhǎng)度，形狀以及流道本身的長(zhǎng)度等； 2)物體表面的幾何形狀，尺寸大小等；

3)物體表面，如管道壁面、平板表面等的粗糙程度；

4)物體表面的位置（平放、側(cè)放、垂直放置等）以及流動(dòng)空間的大小。

5．流體物態(tài)改變的影響。

6．換熱面的邊界條件，如恒熱流、恒壁溫等，也會(huì)影響對(duì)流換熱。

7.風(fēng)量和溫度的關(guān)系

T＝Ta＋1.76P／Q 式中

Ta－－環(huán)境溫度，℃

P－－整機(jī)功率，W Q－－風(fēng)扇的風(fēng)量，CFM T－－機(jī)箱內(nèi)的溫度，℃

舉一個(gè)電路設(shè)計(jì)中熱阻的計(jì)算的例子：

設(shè)計(jì)要求： 芯片功耗： 20瓦

芯片表面不能超過(guò)的最高溫度： 85℃

環(huán)境溫度（最高）： 55℃

計(jì)算所需散熱器的熱阻。

實(shí)際散熱器與芯片之間的熱阻很小，取01℃/W作為近似。則

（R + 0.1）× 20W = 85℃-55℃

得到 R = 1.4 ℃/W

只有當(dāng)選擇的散熱器的熱阻小于1.4℃/W時(shí)才能保證芯片表面溫度不會(huì)超過(guò)85℃。

使用風(fēng)扇能帶走散熱器表面大量的熱量，降低散熱器與空氣的溫差，使散熱器與空氣之間的熱阻減小。因此散熱器的熱阻參數(shù)通常用一張表來(lái)表示。如下例：

風(fēng)速（英尺/秒）熱阻（℃/W）

0

3.5

2.8

200

2.3

300

2.0

400

1.8 PCB表面貼裝電源器件的散熱設(shè)計(jì)

以Micrel公司表貼線性穩(wěn)壓器為例，介紹如何在僅使用一個(gè)印制電路板的銅鉑作為散熱器時(shí)是否可以正常工作。

1.系統(tǒng)要求:

VOUT=5.0V；VIN(MAX)=9.0V；VIN(MIN)=5.6V；IOUT=700mA；運(yùn)行周期=100%；TA=50℃

根據(jù)上面的系統(tǒng)要求選擇750mA MIC2937A-5.0BU穩(wěn)壓器，其參數(shù)為：

VOUT=5V±2%(過(guò)熱時(shí)的最壞情況)

TJ MAX=125℃。采用TO-263封裝，θJC=3℃/W；

θCS≈0℃/W(直接焊接在電路板上)。

2.初步計(jì)算： VOUT(MIN)=5V-5×2%=4.9V

PD=(VIN(MAX)-VOUT(MIN))+IOUT+(VIN(MAX)×I)=[9V-4.9V]×700mA+(9V×15mA)=3W

溫度上升的最大值, ΔT=TJ(MAX)-TA = 125℃-50℃=75℃；熱阻θJA(最壞情況):ΔT/PD=75℃/3.0W=25℃/W。

散熱器的熱阻, θSA=θJA-(θJC+θCS)；θSA=25-(3+0)=22℃/W(最大)。

3.決定散熱器物理尺寸：

采用一個(gè)方形、單面、水平具有阻焊層的銅箔散熱層與一個(gè)有黑色油性涂料覆蓋的散熱銅箔，并采用1.3米/秒的空氣散熱的方案相比較，后者的散熱效果最好。

采用實(shí)線方案，保守設(shè)計(jì)需要5,000mm2的散熱銅箔，即71mm×71mm(每邊長(zhǎng)2.8英寸)的正方形。

4.采用SO-8和SOT-223封裝的散熱要求：

在下面的條件下計(jì)算散熱面積大?。篤OUT=5.0V；VIN(MAX)=14V；VIN(MIN)=5.6V；IOUT=150mA；占空比=100%；TA=50℃。在允許的條件下，電路板生產(chǎn)設(shè)備更容易處理雙列式SO-8封裝的器件。SO-8能滿足這個(gè)要求嗎？采用MIC2951-03BM(SO-8封裝)，可以得到以下參數(shù)：

TJ MAX=125℃；θJC≈100℃/W。

5.計(jì)算采用SO-8封裝的參數(shù)：

PD=[14V-5V]×150mA+(14V×8mA)=1.46W；

升高的溫度=125℃-50℃=75℃； 熱阻θJA(最壞的情況): ΔT/PD=75℃/1.46W=51.3℃/W；

θSA=51-100=-49℃/W(最大)。

顯然，在沒(méi)有致冷條件下，SO-8不能滿足設(shè)計(jì)要求。考慮采用SOT-223封裝的MIC5201-5.0BS調(diào)壓器，該封裝比SO-8小，但其三個(gè)引腳具有很好的散熱效果。選用MIC5201-3.3BS，其相關(guān)參數(shù)如下：

TJ MAX=125℃

SOT-223的熱阻θJC=15℃/W θCS=0 ℃/W(直接焊在線路板上的)。

6.計(jì)算采用SOT-223封裝的結(jié)果:

PD=[14V-4.9V]×150mA+(14V×1.5mA)=1.4W 上升溫度=125℃-50℃=75℃；

熱阻θJA(最壞的情況): ΔT/PD=75℃/1.4W=54℃/W；

θSA=54-15=39℃/W(最大)。根據(jù)以上的數(shù)據(jù)，參考圖1，采用1,400 mm2的散熱銅箔(邊長(zhǎng)1.5英寸的正方形)可以滿足設(shè)計(jì)要求。

以上的設(shè)計(jì)結(jié)果可以作為粗略的參考，實(shí)際設(shè)計(jì)中需要了解電路板的熱特性，得出更準(zhǔn)確、滿足實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)果。

（Rcs是器件到散熱器的熱阻，由于是直接焊在PCB上，可視為零。

在PD等式中的15mA等是器件工作時(shí)所需的靜態(tài)電流，你可以在DATASHEET查出。如：MIC2937A-5.0BU的regulator quiescent current在IL為750mA時(shí)的典型值為15mA）散熱器材料的選擇：

散熱片的制造材料是影響效能的重要因素，選擇時(shí)必須加以注意！目前加工散熱片所采用的金屬材料與常見(jiàn)金屬材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)：

金

317 W/mK

銀

429 W/mK

鋁

401 W/mK

鐵

237 W/mK

銅

W/mK

AA6061型鋁合金

155 W/mK

AA6063型鋁合金 201 W/mK

ADC12型鋁合金 96 W/mK

AA1070型鋁合金 226 W/mK

AA1050型鋁合金 209 W/mK

熱傳導(dǎo)系數(shù)的單位為W/mK，即截面積為1平方米的柱體沿軸向1米距離的溫差為1開(kāi)爾文（1K＝1℃）時(shí)的熱傳導(dǎo)功率。

熱傳導(dǎo)系數(shù)自然是越高越好，但同時(shí)還需要兼顧到材料的機(jī)械性能與價(jià)格。熱傳導(dǎo)系數(shù)很高的金、銀，由于質(zhì)地柔軟、密度過(guò)大、及價(jià)格過(guò)于昂貴而無(wú)法廣泛采用；鐵則由于熱傳導(dǎo)率過(guò)低，無(wú)法滿足高熱密度場(chǎng)合的性能需要，不適合用于制作計(jì)算機(jī)空冷散熱片。銅的熱傳導(dǎo)系數(shù)同樣很高，可礙于硬度不足、密度較大、成本稍高、加工難度大等不利條件，在計(jì)算機(jī)相關(guān)散熱片中使用較少，但近兩年隨著對(duì)散熱設(shè)備性能要求的提高，越來(lái)越多的散熱器產(chǎn)品部分甚至全部采用了銅質(zhì)材料。鋁作為地殼中含量最高的金屬，因熱傳導(dǎo)系數(shù)較高、密度小、價(jià)格低而受到青睞；但由于純鋁硬度較小，在各種應(yīng)用領(lǐng)域中通常會(huì)摻加各種配方材料制成鋁合金，寄此獲得許多純鋁所不具備的特性，而成為了散熱片加工材料的理想選擇。

各種鋁合金材料根據(jù)不同的需要，通過(guò)調(diào)整配方材料的成分與比例，可以獲得各種不同的特性，適合于不同的成形、加工方式，應(yīng)用于不同的領(lǐng)域。上表中列出的5種不同鋁合金中：AA6061與AA6063具有不錯(cuò)的熱傳導(dǎo)能力與加工性，適合于擠壓成形工藝，在散熱片加工中被廣為采用。ADC12適合于壓鑄成形，但熱傳導(dǎo)系數(shù)較低，因此散熱片加工中通常采用AA1070鋁合金代替，可惜加工機(jī)械性能方面不及ADC12。AA1050則具有較好的延展性，適合于沖壓工藝，多用于制造細(xì)薄的鰭片。風(fēng)扇的選擇:

風(fēng)扇是風(fēng)冷散熱器中必不可少的組成部分，對(duì)散熱效果起著至關(guān)重要的作用，是散熱器中唯一的主動(dòng)部件；同時(shí)，更對(duì)散熱器的工作噪音有著決定性的影響。風(fēng)扇在散熱中的職責(zé)為：憑借自身的導(dǎo)流作用，令空氣以一定的速度、一定的方式通過(guò)散熱片，利用空氣與散熱片之間的熱交換帶走其上堆積的熱量，從而實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)制對(duì)流”的散熱方式。

散熱片即使結(jié)構(gòu)再?gòu)?fù)雜，也只是一個(gè)被動(dòng)的熱交換體；因此，一款風(fēng)冷散熱器能否正?！肮ぷ鳌保瑤缀跬耆Q于風(fēng)扇的工作狀態(tài)。在不改變散熱器結(jié)構(gòu)與其它組成部分的情況下，僅僅是更換更加合適、強(qiáng)勁的風(fēng)扇，也可以令散熱效果獲得大幅度的提升；反之，如果風(fēng)扇搭配不合適或不夠強(qiáng)勁，則會(huì)使風(fēng)冷散熱器效能大打折扣，令散熱片與整體設(shè)計(jì)上的優(yōu)點(diǎn)被埋沒(méi)于無(wú)形；更有甚者，由于風(fēng)扇是風(fēng)冷散熱器中唯一確實(shí)“工作”的部分，它本身的故障也就會(huì)導(dǎo)致散熱器整體的故障，令其喪失大部分的散熱性能，進(jìn)而引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定或當(dāng)機(jī)，甚至因高溫而燒毀設(shè)備。

風(fēng)扇可分為：含油軸承、單滾珠軸承、雙滾珠軸承、液壓軸承、來(lái)福軸承、Hypro軸承、磁懸浮軸承、納米陶瓷軸承等，下面是其性能

比

較

表

從由表中可以看出，軸承技術(shù)對(duì)風(fēng)扇的性能、噪音、壽命起著重要的決定性作用，實(shí)際選購(gòu)風(fēng)扇時(shí)必須加以注意。通常可根據(jù)性能、噪音、壽命以及價(jià)格四方面要求綜合考慮：

1.性能不高，噪音小，價(jià)格低，含油軸承是唯一的選擇，但壽命較短，使用一段時(shí)間后噪音可能會(huì)逐漸增大，需做好維護(hù)或更換的心理準(zhǔn)備。

2.性能強(qiáng)悍，壽命長(zhǎng)，價(jià)格不高，滾珠軸承是不二之選，但需忍受其工作時(shí)產(chǎn)生的較大噪音。

3.性能與噪音都沒(méi)有特殊要求，但希望壽命長(zhǎng)，價(jià)格不高，來(lái)福、Hypro軸承等含油軸承的改進(jìn)型均是值得考慮的選擇。

4.性能好，噪音低，壽命長(zhǎng)，如此便不能對(duì)價(jià)格提出進(jìn)一步的要求了，只要資金充足，液壓、精密陶瓷等特色軸承技術(shù)都可列入選擇范圍之內(nèi)。

5.對(duì)靜音與壽命要求極高，磁懸浮軸承是僅有的選擇，只是性能不佳，價(jià)格過(guò)高。

（1,散熱器或殼體的顏色很重要.我用半磚0.9寸散熱器分別做兩組試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)黑色的比不加色的溫升低.2,散熱器的方向(非正方形)也很重要.）

（黑色的熱輻射能力強(qiáng)，自然散熱時(shí)有優(yōu)勢(shì)。如果是風(fēng)冷，主要靠空氣對(duì)流散熱，兩者就差不多了。）

第四篇：基于SG3525的開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)

引言

隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，電子設(shè)備的種類(lèi)與日俱增。任何電子設(shè)備都離不開(kāi)可靠的供電電源，對(duì)電源供電質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，而開(kāi)關(guān)電源在效率、重量、體積等方面相對(duì)于傳統(tǒng)的晶體管線性電源具有顯著優(yōu)勢(shì)。正是由于開(kāi)關(guān)電源的這些特點(diǎn)，它在新興的電子設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用，已逐漸取代了連續(xù)控制式的線性電源。

圖1 功率主電路原理圖 功率主電路

本電源模塊采用半橋式功率逆變電路。如圖1 所示，三相交流電經(jīng)EM I 濾波器濾波，大大減少了交流電源輸入的電磁干擾，同時(shí)防止開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的諧波串?dāng)_到輸入電源端。再經(jīng)過(guò)橋式整流電路、濾波電路變成直流電壓加在P、N 兩點(diǎn)間。P、N 之間接入一個(gè)小容量、高耐壓的無(wú)感電容，起到高頻濾波的作用。半橋式功率變換電路與全橋式功率變換電路類(lèi)似，只是其中兩個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件改由兩個(gè)容量相等的電容C1 和C2代替。在實(shí)際應(yīng)用中為了提高電容的容量以及耐壓程度，C1 和C2 往往采用由多個(gè)等值電容并聯(lián)組成的電容組。C1、C2 的容量選值應(yīng)盡可能大，以減小輸出電壓的紋波系數(shù)和低頻振蕩。由于對(duì)體積和重量的限制，C1和C2 的值不可能無(wú)限大，為使輸出電壓的紋波達(dá)到規(guī)定的要求，該電容值有一個(gè)計(jì)算公式 , 即：

式中，IL 為輸出負(fù)載電流，V L 為輸出負(fù)載電壓，V M 為輸入交流電壓幅值，f 為輸入交流電頻率，VU為輸出的紋波電壓值。

這是一個(gè)理論上的計(jì)算公式，得到的滿足要求的電容計(jì)算值比較大，實(shí)際取的電容應(yīng)盡量大一些，由于輸出端電壓較小，也可以在二次整流濾波時(shí)加大電容，這樣折算到該公式的電容值也不小。C1 和C2 在這里實(shí)現(xiàn)了靜態(tài)時(shí)分壓，使V A= V in/2。

當(dāng)VT1導(dǎo)通、VT2截止時(shí)，輸入電流方向?yàn)閳D中虛線方向，向C2 充電，同時(shí)C1通過(guò)V T1 放電； 當(dāng)V T 2 導(dǎo)通、V T 1 截止時(shí)，輸入電流方向?yàn)閳D中實(shí)線方向，向C1 充電，同時(shí)C2 通過(guò)V T 2 放電。

當(dāng)V T1 導(dǎo)通、V T 2 截止時(shí)，V T 2 兩端承受的電壓為輸入直流電壓V in。IGBT 的集-射極間并接RC 吸收網(wǎng)絡(luò)，降低開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)應(yīng)力，減小IGBT 關(guān)斷產(chǎn)生的尖峰電壓； 并聯(lián)二極管實(shí)現(xiàn)續(xù)流的作用。二次整流采用單相橋式整流電路，通過(guò)后續(xù)的LC 濾波電路，消除高頻紋波，減小輸出直流電壓的低頻振蕩。LC 濾波電路中的電容由多個(gè)高耐壓、大容量的電容并聯(lián)組成，以提高電源的可靠性，使輸出直流電壓更加平穩(wěn)。

PWM 集成芯片SG3525 的功能特點(diǎn)

SG3525 是一款功能齊全、通用性強(qiáng)的單片集成PWM 芯片。它采用恒頻脈寬調(diào)制控制方案，適合于各種開(kāi)關(guān)電源、斬波器的控制。其主要功能包括基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路、振蕩器、誤差放大器、PWM 比較器、欠壓鎖定電路、軟啟動(dòng)控制電路、推拉輸出形式。SG3525 的基本外圍電路接線圖如圖2 所示。該芯片與其它同類(lèi)型的芯片相比具有許多突出的特點(diǎn)。

圖2 SG3525 的基本外圍接線圖

（1）頻率可調(diào)，一般通過(guò)改變CT 和R T（見(jiàn)圖2）的值來(lái)調(diào)節(jié)PWM 波的輸出頻率，其頻率的計(jì)算公式為：

（2）死區(qū)時(shí)間可調(diào)，通過(guò)調(diào)節(jié)R D 即可改變死區(qū)時(shí)間的大小，防止逆變橋的上下橋臂直通。

（3）具有PWM 脈沖信號(hào)封鎖功能，當(dāng)10 腳電壓高于2.5V 時(shí)，可及時(shí)封鎖脈沖輸出，防止出現(xiàn)過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)熱故障時(shí)對(duì)電路產(chǎn)生危害。

（4）芯片內(nèi)振蕩器工作頻率為100Hz～ 400kHz。設(shè)有引腳3 為同步端，為多個(gè)SG3525 聯(lián)用提供方便。

（5）具有軟啟動(dòng)電路，比較器的反相輸入端即軟啟動(dòng)控制端芯片的引腳8, 可外接軟啟動(dòng)電容C。該電容器內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓V ref由恒流源供電，達(dá)到2.5V 的時(shí)間t=（2.5V /50uA）C, 占空比由小到大（50%）變化。

（6）內(nèi)置PWM（脈寬調(diào)制）鎖存器將比較器送來(lái)的置位信號(hào)鎖存，并將誤差放大器上的噪聲、振鈴及系統(tǒng)所有的跳動(dòng)和振蕩信號(hào)消除。只有在下一個(gè)時(shí)鐘周期才能重新置位，系統(tǒng)的可靠性高。SG3525 的應(yīng)用電路及工作原理

利用SG3525 建立的大功率直流開(kāi)關(guān)電源控制電路如圖3 所示，下面主要介紹調(diào)壓和限流模塊。

圖3 SG3525 外圍控制電路

如圖3, 電壓反饋電路通過(guò)光電耦合器實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)電輸出部分與弱電控制部分的隔離。光電耦合器采用的是Hp 4504, 當(dāng)輸入端電流在0～ 4mA 之間的時(shí)候，輸入與輸出之間的電流傳遞比呈線性關(guān)系，設(shè)計(jì)的時(shí)候選擇合適的限流電阻，控制輸入端電流在0～ 3mA 之間變化。當(dāng)輸出電壓U out升高時(shí)，光電耦合器的輸出端發(fā)射極電流I e 呈線性增大，使發(fā)射極電壓V e 增大，通過(guò)C2、C3、R

4、R 5 的濾波穩(wěn)壓后輸入到引腳1 的V 1 也隨之增大。當(dāng)V 1 增大時(shí)，經(jīng)誤差放大9 腳電壓下降，比較器輸出的脈沖寬度變寬，11 和14 腳輸出的PWM 脈沖寬度反而變窄，從而使輸出電壓U out降低； 反之，當(dāng)U out下降使1 腳電壓減小，9 腳電壓升高，11 和14 腳輸出的PWM 脈沖寬度變寬?？傊?，1 腳電壓V 1 的增大與減小反映了輸出電壓U out的上升與下降，最終都表現(xiàn)在11、14 腳輸出PWM 脈沖的寬窄變化上，以實(shí)現(xiàn)電路的自動(dòng)穩(wěn)壓調(diào)節(jié)。

利用光耦電流傳輸比的線性段，可以做到輸入輸出的線性變化，用在反饋電路當(dāng)中，不僅降低了成本，而且使輸入與輸出隔離，同時(shí)在穩(wěn)壓效果上也能與電壓傳感器相媲美，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，不失為一種可取的方法。

通過(guò)輸出端電流傳感器得到的電流采樣信號(hào)V i與給定的限流基準(zhǔn)電壓U refi作比較，外接負(fù)載變化使輸出電流U out變化時(shí)，V i 也會(huì)相應(yīng)的改變。當(dāng)Iout增大使V i 大于V refi時(shí)，運(yùn)算放大器L 1A 的輸出端V b 為低電平。此時(shí)，L 2A 的輸出端V 2 將被直接拉低為低電平，2腳相當(dāng)于接地，輸出端11 和14 腳無(wú)脈沖輸出，開(kāi)關(guān)電源出現(xiàn)“打嗝”現(xiàn)象，起到了限流作用。與此同時(shí)，輸出電流Iout減小使得V 2 再次被拉高，11 和14 腳恢復(fù)脈沖輸出，開(kāi)關(guān)電源正常工作，以此達(dá)到輸出電流的動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程。

圖4 賽米控SKYPER32PRO 驅(qū)動(dòng)模塊 IGBT 的驅(qū)動(dòng)電路

IGBT 的觸發(fā)和關(guān)斷要求給其柵極和發(fā)射極之間加上正向和反向電壓，并且需要一定的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)功率，才能保證IGBT 的及時(shí)觸發(fā)和關(guān)斷。

本電源的IGBT 驅(qū)動(dòng)采用賽米控（Sem ik ron）SKYPER32PRO 驅(qū)動(dòng)模塊。該控制核是一個(gè)半橋式驅(qū)動(dòng)模塊，集驅(qū)動(dòng)、內(nèi)部隔離、電氣保護(hù)于一體。與同類(lèi)型的產(chǎn)品相比，SKYPER32PRO 具有許多特點(diǎn)。

（1）采用具有雙向傳輸功能的脈沖變壓器，通過(guò)這種方法在原邊與副邊之間傳輸驅(qū)動(dòng)信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)，并將能量傳遞到副邊。

（2）該組件設(shè)計(jì)為即插即用，使用方便，并且已經(jīng)進(jìn)行了全面的電測(cè)試和溫度測(cè)試。

（3）采用單電源供電模式，同時(shí)對(duì)驅(qū)動(dòng)橋臂的雙邊供電。

（4）具有短脈沖抑制功能，能自動(dòng)修復(fù)由SG3525送出的雙路PWM 波，使波形更加平穩(wěn)。

（5）具有VCE 監(jiān)測(cè)、欠壓監(jiān)測(cè)、欠壓復(fù)位和死區(qū)互鎖功能等。

樣機(jī)研制

主要技術(shù)指標(biāo)：

輸入電壓： 三相AC380V ±5%

輸出電壓：DC220V ±2%

輸出電流： 50A

額定功率： 11kW

所得試驗(yàn)樣機(jī)額定負(fù)載時(shí)的輸出波形如圖5（a）所示。由圖5（a）實(shí)際讀數(shù)可知，輸出電壓從0V 上升到220V 的響應(yīng)時(shí)間為1s 左右，電源系統(tǒng)具有較快的響應(yīng)速度。同時(shí)，由圖5（b）中的電壓波形局部放大圖可見(jiàn)，輸出電壓為220V 時(shí)，電壓波動(dòng)在2V 左右，其最大電壓波動(dòng)小于1%。

圖5 結(jié)論

利用SG3525 和SKYPER32PRO 的強(qiáng)大功能設(shè)計(jì)了一臺(tái)11kW、220V 的直流開(kāi)關(guān)電源。本電源設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，所需元器件較少，體積小，成本低。負(fù)載在全范圍內(nèi)變化時(shí)，本電源均能夠保持良好的輸出性能。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求，輸出紋波系數(shù)控制在小于1% 的范圍內(nèi)。

第五篇：基于SG3525的開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)

基于SG3525的開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)

摘要 介紹了SG3525芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，分析了其特性和工作原理，設(shè)計(jì)了一款基于SG3525可調(diào)占空比的推挽式DC／DC開(kāi)關(guān)電源，給出了系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)方法以及主要單元電路的參數(shù)計(jì)算，并對(duì)該電源進(jìn)行了性能測(cè)試。實(shí)驗(yàn)表明，該電源具有效率高、輸出電壓穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞 SG3525；高頻變壓器；PWM；開(kāi)關(guān)電源

隨著電能變換技術(shù)的發(fā)展，功率MOSFET被廣泛應(yīng)用于開(kāi)關(guān)變換器中。為此，美國(guó)硅通用半導(dǎo)體公司(Silieon General)推出了SG3525，以用于驅(qū)動(dòng)n溝道功率MOSFET。SG3525是電流控制型PWN控制器，可在其脈寬比較器的輸入端直接用流過(guò)輸出電感線圈信號(hào)與誤差放大器輸出信號(hào)進(jìn)行比較，從而調(diào)節(jié)占空比，使輸出的電感峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化。由于結(jié)構(gòu)上有電壓環(huán)和電流環(huán)雙環(huán)系統(tǒng)，因此，開(kāi)關(guān)電源無(wú)論是電壓調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率和瞬態(tài)響應(yīng)特性都有提高，是目前比較理想的新型控制器。介紹了由SG3525芯片為控制核心的500 W高頻開(kāi)關(guān)電源模塊，該電源模塊可應(yīng)用于車(chē)載逆變電源的前級(jí)升壓。SG3525的結(jié)構(gòu)特性

SG3525脈寬調(diào)制控制器，不僅具有可調(diào)整的死區(qū)時(shí)間控制功能，而且還具有可編式軟起動(dòng)，脈沖控制封鎖保護(hù)等功能。通過(guò)調(diào)節(jié)SG3525第5腳上CT的電容和第6腳RT上的電阻就可以改變輸出控制信號(hào)PWM的頻率，調(diào)節(jié)第9腳COMP的電壓可以改變輸出脈寬，這些功能可以改善開(kāi)關(guān)電源的動(dòng)態(tài)性能和簡(jiǎn)化控制電路的設(shè)計(jì)。1．1 SG3525內(nèi)部結(jié)構(gòu)

SG3525的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，由基準(zhǔn)電壓調(diào)整器、振蕩器、誤差放大器、比較器、鎖存器、欠壓鎖定電路、閉鎖控制電路、軟起動(dòng)電路和輸出電路構(gòu)成。

1．2 欠壓鎖定功能

基準(zhǔn)電壓調(diào)整器的輸入電壓為15腳的輸入電壓VC，當(dāng)VC低于8 V時(shí)，基準(zhǔn)電壓調(diào)整器的輸出精度值就得不到保證，由于設(shè)置了欠壓鎖定電路，當(dāng)出現(xiàn)欠壓時(shí)，欠壓鎖定器輸出一個(gè)高電平信號(hào)，再經(jīng)過(guò)或非門(mén)輸出轉(zhuǎn)化為一個(gè)低電平信號(hào)輸出到T1和T5的基極，晶體管T1和T5關(guān)斷，SG3525的13腳輸出為VC，11腳和14腳無(wú)脈沖輸出，功率驅(qū)動(dòng)電路輸出至功率場(chǎng)效應(yīng)管的控制脈沖消失，變換器無(wú)電壓輸出，從而實(shí)現(xiàn)欠壓鎖定保護(hù)的目的。

1．3 系統(tǒng)故障關(guān)閉功能

集成控制器SG3525內(nèi)部的T3晶體管基極經(jīng)一個(gè)電阻連接10引腳。當(dāng)系統(tǒng)過(guò)流時(shí)，過(guò)流保護(hù)保護(hù)電路將輸送給10腳一個(gè)高電平，由于T3基極與兩個(gè)或非門(mén)相連，故障信號(hào)產(chǎn)生的關(guān)閉過(guò)程與欠電壓鎖定過(guò)程類(lèi)似。在電路中，過(guò)流保護(hù)環(huán)節(jié)還輸出一個(gè)信號(hào)到與門(mén)的輸入端，當(dāng)出現(xiàn)過(guò)流信號(hào)時(shí)，檢測(cè)環(huán)節(jié)輸出一低電平信號(hào)到與門(mén)的輸入端，使脈沖消失，與SG3525的故障關(guān)閉功能一起構(gòu)成雙重保護(hù)。1．4 軟起動(dòng)功能

軟起動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)主要由SG3525內(nèi)部的晶體管T3、外接電容C3及鎖存器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)出現(xiàn)欠壓或者有過(guò)流故障時(shí)，欠壓鎖定器的高電平傳到T3晶體管基極，T3導(dǎo)通為8引腳的外接電容C3提供放電的途徑，C3經(jīng)T3放電到零電壓后，限制了比較器的PWN脈沖電壓輸出，使PWN比較器輸出為高電平，PWM高電平經(jīng)PWN鎖存器輸出至或非門(mén)仍為恒定的邏輯高電平，晶體管T1和T5關(guān)斷，封鎖輸出。當(dāng)故障消除后，欠壓鎖定器輸出恢復(fù)為低電平正常值，T3截止，C3電容由50μA電流源緩慢充電，C3充電對(duì)PWM比較器和PWN鎖存器的輸出產(chǎn)生影響，同時(shí)對(duì)兩個(gè)或非門(mén)的輸出脈沖產(chǎn)生影響，其結(jié)果是使輸出脈沖由窄緩慢變寬，只有C3充電結(jié)束后，脈沖寬度不受C3充電的影響。這種軟起動(dòng)方式，可使系統(tǒng)主回路電機(jī)及功率場(chǎng)效應(yīng)管承受過(guò)大的沖擊浪涌電流。2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

電源輸入電壓是由12 V蓄電池提供，圖2是選用SG3525設(shè)計(jì)的DC／DC直流變換器原理圖。性能指標(biāo)是：輸入電壓為DC 10～35 V，輸入額定電壓為12 V，輸出為360 V，額定功率為500 W。系統(tǒng)由SG3525產(chǎn)生兩路反向方波來(lái)控制MOSFET的導(dǎo)通與關(guān)閉，MOSFET驅(qū)動(dòng)采用由8050和85 50構(gòu)成圖騰柱輸出的直接推挽方式，增強(qiáng)了驅(qū)動(dòng)能力。本設(shè)計(jì)在變壓器的中心抽頭加入12 V直流電壓，輸出部分采用橋式整流，在輸出點(diǎn)上有分壓電阻，將采樣到的電壓反饋到SG3525的1腳和9腳，以調(diào)節(jié)控制輸出方波占空比來(lái)穩(wěn)定輸出電壓。采用推挽式功率變換電路，由于開(kāi)關(guān)電源中的兩個(gè)開(kāi)關(guān)管輪流交替工作，其輸出電壓波形對(duì)稱(chēng)，并且開(kāi)關(guān)電源在整個(gè)工作周期之內(nèi)都向負(fù)載提供功率輸出，因此，其輸出電流瞬間響應(yīng)速度高、電壓輸出特性良好。推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源是所有開(kāi)關(guān)電源中電壓利用率最高的開(kāi)關(guān)電源，在輸入電壓低的情況下，仍能維持較大功率輸出。

2．1 控制及驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

如圖2所示，電路以SG3525為控制芯片，外圍電路簡(jiǎn)單。電路中的鋸齒波生成電路由RT、CT和內(nèi)部電路組成，取CT=2．2 nF，RT=11kΩ，RD=220 Ω。根據(jù)f=1／[CT(0．7RT+3RD)]計(jì)算出振蕩器輸出頻率約54 kHz，PWM輸出頻率約為27 kHz。軟啟動(dòng)電容接人端接一個(gè)4．7μF的軟啟動(dòng)電容。只有軟啟動(dòng)電容充電至其上的電壓使引腳8處于高電平時(shí)，SG3525才開(kāi)始工作。系統(tǒng)中的基準(zhǔn)比較調(diào)節(jié)電路則由基準(zhǔn)引腳Uref，同相輸入端及外圍電阻構(gòu)成。2腳的電壓固定值為5．1 V。SG3525的1，2，9腳及其外圍電路構(gòu)成了PI調(diào)節(jié)器，其輸出與5腳鋸齒波和軟啟動(dòng)電容一起可控制PWM控制器以產(chǎn)生方波。它的輸出級(jí)11、14腳輸出兩路互補(bǔ)的PWM波，采用圖騰柱式結(jié)構(gòu)，灌電流和拉電流最大可達(dá)400mA。

2．2 過(guò)流保護(hù)

如圖3所示，過(guò)流保護(hù)是通過(guò)在電壓輸出端串接一個(gè)0．33 Ω／5W的精密電阻作為電流檢測(cè)元件，再將其采樣到的信號(hào)輸送到線性光耦PC817中，假如流過(guò)采樣電阻的電流過(guò)大，將導(dǎo)致光耦的發(fā)光二極管導(dǎo)通，進(jìn)而使光耦輸送給SG3525的腳10一個(gè)高電平，使得其11腳和14腳輸出的PWM波立即消失，開(kāi)關(guān)管停止工作，變壓器無(wú)輸出，達(dá)到過(guò)流保護(hù)的目的。設(shè)計(jì)省去了傳統(tǒng)的電流檢測(cè)元件：電流互感器，采用線性光耦進(jìn)行輸入和輸出的隔離，使電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，降低了誤報(bào)率。

2．3 變壓器設(shè)計(jì)

2．3．1 最大磁通變化選擇

對(duì)于大部分的鐵氧體材料，磁感應(yīng)強(qiáng)度在±0．2T范圍內(nèi)時(shí)，磁滯回線的變化可近似等于線性變化，如果超出了這個(gè)范圍，鐵氧體磁芯的磁滯回線就進(jìn)入了彎曲部分，此時(shí)當(dāng)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通結(jié)束時(shí)，勵(lì)磁電流將會(huì)增大，線圈損耗不可避免的會(huì)增大。但是對(duì)于大多數(shù)鐵氧體來(lái)說(shuō)，選擇峰值磁感應(yīng)強(qiáng)度為0．2 T仍然很危險(xiǎn)，因?yàn)楫?dāng)供電電壓或者負(fù)載快速變化時(shí)，如果誤差反饋放大器在某些開(kāi)關(guān)周期內(nèi)變化沒(méi)有這么快速的話，那么磁感應(yīng)強(qiáng)度就會(huì)達(dá)到飽和值，進(jìn)而損壞開(kāi)關(guān)管，因此，選擇峰值磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.16T。2．3．2 磁芯選擇

假設(shè)變壓器效率為80％，窗口使用系數(shù)為0．4，當(dāng)輸入電壓為最小值Vin(min)=10 V時(shí)，每個(gè)開(kāi)關(guān)管在其半周期內(nèi)的占空比最大，假設(shè)為0．8 T／2，則變壓器的磁芯

式中，Bmax為最大磁感應(yīng)強(qiáng)度；f為變壓器工作頻率；Ae為變壓器磁芯的有效截面積；Ab為變壓器磁芯的窗口面積；Dcma為繞線電流密度，取500圓密爾每有效值安培。

選取的磁芯材料為PC40，磁芯型號(hào)為EE42／21／20，該磁芯的有效截面積Ae=2.35cm2，窗口面積Ab=2.75cm2，代人上式得PD=620.4W，遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)目標(biāo)500 W，所以選用該磁芯已經(jīng)足夠。2．3．3 變壓器匝數(shù)的選擇

初級(jí)匝數(shù)NP可由法拉第定律得

／2時(shí)間內(nèi)的磁通 變化。

取NP=2匝，次級(jí)繞組匝數(shù)

式中，Vin(min)為輸入電壓的最小值；T為周期；Ae為磁芯有效截面積；△B為0．8 T

2．4 輸出濾波器的設(shè)計(jì) 2．4．1 輸出電感的設(shè)計(jì)

在變壓器的繞制過(guò)程中，為減少漏感，要將初級(jí)繞組和次級(jí)繞組緊密耦合。

輸出電感不允許進(jìn)入不連續(xù)工作模式，否則反饋環(huán)對(duì)負(fù)載變化的調(diào)節(jié)性能將嚴(yán)重下降，于是

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，取L0=4mH已經(jīng)足夠，上式中L0、V0和T的單位分別為H、V、和s；Idc(min)為最小輸出電流；Io為額定輸出電流，單位均為A。

2．4．2 輸出電容的設(shè)計(jì)

輸出電容C0的選擇應(yīng)滿足最大輸出紋波電壓的要求，輸出紋波電壓由濾波電容的ESR的大小決定，紋波電壓峰峰值Vr為

式中，dI是所選的電感電流紋波的峰峰值。

另外，對(duì)于鋁電解電容，在很大容值及額定電壓范圍內(nèi)，其R0C0的值基本不變，范圍是50×10-6～80×10-6。因此C0可選為

／450 V的鋁電解電容。設(shè)計(jì)驗(yàn)證

假設(shè)Vr=V0／5 000，dI=2Io／10，代入數(shù)據(jù)得C0≈310 μF，實(shí)際當(dāng)中選用的是330 μF 參照以上分析所得到的參數(shù)設(shè)計(jì)了一款基于SG3525控制芯片的推挽式DC／DC直流升壓變換器，經(jīng)過(guò)測(cè)試，滿載時(shí)，最大占空比接近0．5，電源效率為85％。圖4和圖5給出了電源正常工作時(shí)相關(guān)點(diǎn)的實(shí)測(cè)波形。結(jié)束語(yǔ)

集成開(kāi)關(guān)電源芯片的應(yīng)用克服了以往開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)中外圍元件和輔助電路復(fù)雜等問(wèn)題，使開(kāi)關(guān)電源高效化、模塊化，縮短了研發(fā)周期。該設(shè)計(jì)方案適用于要求低電壓輸入，而輸出功率又比較大的場(chǎng)合。實(shí)驗(yàn)證明，此結(jié)構(gòu)的電源性能穩(wěn)定，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。