高可靠混合集成DC/DC變換器(5V/3A)的設(shè)計
(2)整流管
肖特基二極管是以多數(shù)載流子工作的整流器件,具有很好的開關(guān)特性,它的正向壓降(VF)小,且隨溫度的升高而降低,可降低整流管導(dǎo)通損耗,有利于提高輸出電壓低時的電路效率。
本電路的輸出電壓5V,輸出電流3A,因此選用肖特基10TQ045,它的最大電流(IFRM)10A,反向重復(fù)峰值電壓(VRRM)45V,符合Ⅰ級降額標準。
(3)開關(guān)管
功率MOSFET具有開關(guān)速度快,損耗低,驅(qū)動電流小,無二次擊穿現(xiàn)象,過載能力強,抗干擾能力強等優(yōu)點,廣泛地用于高頻開關(guān)電源。
當(dāng)輸入電壓為低壓18V時,流過開關(guān)管的峰值電流取IP=3A;輸入為最高電壓36V時,源漏電壓VDS=2×36+V尖峰(V尖峰是由變壓器漏感產(chǎn)生的)。
選用IRF630,最大漏極電流ID=9A,VDS耐壓200V,符合Ⅰ級降額設(shè)計。
4.2版圖的熱設(shè)計
減小熱阻,提高效率,電路的可靠性才能提高。電路的發(fā)熱元器件主要是開關(guān)管(MOSFET)、變壓器、整流管和電感等,設(shè)計上從三個方面采取了措施:
(1)在版圖上合理分布熱源,將以上元器件分開擺放;
(2)采用新工藝,減小熱阻,開關(guān)管、整流管采用再流焊工藝,粗鋁絲壓焊,變壓器、電感器和基片采用導(dǎo)熱膠粘接;
(3)基片材料選用高導(dǎo)熱率的基片,增加熱傳導(dǎo)。
5工藝技術(shù)
電路采用厚膜交叉布線工藝、導(dǎo)帶雙層金加厚工藝,焊接區(qū)設(shè)計為鈀銀(PaAg)加厚。采用MQ10—10全金屬縫焊平行封裝,它的氣密性好,封裝時不產(chǎn)生金屬異物,PIND通過率高于錫封焊,可靠性高。
版圖設(shè)計時充分要考慮組裝工藝,合理的版圖設(shè)計可減小深腔組裝的技術(shù)難度。
變壓器和電感器是DC/DC變換器的重要元件,繞制時嚴格控制匝數(shù)和電感量,保證誤差在一定的范圍,滿足電路的要求。
6研制結(jié)果
高可靠混合集成HB2805S15DC/DC變換器完成了研制,并進行了批量的生產(chǎn),通過了質(zhì)量一致性考核(例試)實驗。電路的測試數(shù)據(jù)見表2,表3列出了電路實際達到的主要技術(shù)指標。
圖3電路(滿載)加電和(滿載)斷電時的動態(tài)響應(yīng)
(a)加電(Vi=0→28VVO=5VIO=3A)
(b)斷電(Vi=28V→0V)
圖4電路的輸出電壓紋波噪聲
表2HB2805S159911批測試數(shù)據(jù)
項目 | 9911-2# | 9911-41# | 9911-49# | 9911-35# |
---|---|---|---|---|
效率η(%) | 80.07 | 80.02 | 80.01 | 80.00 |
負載調(diào)整率SI(%) | 0.16 | 0.15 | 0.18 | 0.10 |
電壓調(diào)整率SV(%) | 0.02 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
輸出紋波Vpp(mV) | 5 | 5 | 7 | 7 |
項目 | 設(shè)計目標值 | 實際達到值 |
---|---|---|
效率η(%) | ≥80 | ≥80 |
負載調(diào)整率SI(%) | ≤0.3 | 0.2 |
電壓調(diào)整率SV(%) | ≤0.15 | 0.03 |
輸出紋波Vpp(mV) | ≤50 | 10 |
7結(jié)語
通過HB2805S15的研制,掌握了混合集成DC/DC變換器電路設(shè)計技術(shù),相繼研制開發(fā)5W系列、15W系列、30W系列、70W系列約15個品種的高可靠混合集成DC/DC電源變換器。
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