從設(shè)計(jì)到維修,全方位學(xué)習(xí)開關(guān)電源
?。?)有效的屏蔽措施
?。?)合理的PCB設(shè)計(jì)
4.高頻變壓器漏感的控制
高頻變壓器的漏感是功率開關(guān)管關(guān)斷尖峰電壓產(chǎn)生的重要原因之一,因此,控制漏感成為解決高頻變壓器帶來(lái)的EMI首要面對(duì)的問(wèn)題。
減小高頻變壓器漏感兩個(gè)切入點(diǎn):電氣設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)!
(1)選擇合適磁芯,降低漏感。漏感與原邊匝數(shù)平方成正比,減小匝數(shù)會(huì)顯著降低漏感。
?。?)減小繞組間的絕緣層?,F(xiàn)在有一種稱之為“黃金薄膜”的絕緣層,厚度20~100um,脈沖擊穿電壓可達(dá)幾千伏。
?。?)增加繞組間耦合度,減小漏感。
5.高頻變壓器的屏蔽
為防止高頻變壓器的漏磁對(duì)周圍電路產(chǎn)生干擾,可采用屏 蔽帶來(lái)屏蔽高頻變壓器的漏磁場(chǎng)。屏蔽帶一般由銅箔制作,繞在變壓器外部一周,并進(jìn)行接地,屏蔽帶相對(duì)于漏磁場(chǎng)來(lái)說(shuō)是一個(gè)短路環(huán),從而抑制漏磁場(chǎng)更大范圍的 泄漏。
高頻變壓器,磁心之間和繞組之間會(huì)發(fā)生相對(duì)位移,從而導(dǎo)致高頻變壓器在工作中產(chǎn)生噪聲(嘯叫、振動(dòng))。為防止該噪聲,需要對(duì)變 壓器采取加固措施:
?。?)用環(huán)氧樹脂將磁心(例如EE、EI磁心)的三個(gè)接觸面進(jìn)行粘接,抑制相對(duì)位移的產(chǎn)生;
(2)用“玻璃珠”(Glass beads)膠合劑粘結(jié)磁心,效果更好。
開關(guān)電源紋波的測(cè)量
基本要求:使用示波器AC耦合 ,20MHz帶寬限制 ,拔掉探頭的地線
1,AC耦合是去掉疊加的直流電壓,得到準(zhǔn)確的波形。
2,打開20MHz帶寬限制是防止高頻噪聲的干擾,防止測(cè)出錯(cuò)誤的結(jié)果。因?yàn)楦哳l成分幅值較大,測(cè)量的時(shí)候應(yīng)除去。
3,拔掉示波器探頭的接地夾,使用接地環(huán)測(cè)量,是為了減少干擾。很多部門沒(méi)有接地環(huán),如果誤差允許也直接用探頭的接地夾測(cè)量。但在判斷是否合格時(shí)要考慮這個(gè)因素。
還有一點(diǎn)是要使用50Ω終端。橫河示波器的資料上介紹說(shuō),50Ω模塊是除去DC成分,精確測(cè)量AC成分。但是很少有示波器配這種專門的探頭,大多數(shù)情況是使用標(biāo)配100KΩ到10MΩ的探頭測(cè)量,影響暫時(shí)不清楚。
上面是測(cè)量開關(guān)紋波時(shí)基本的注意事項(xiàng)。如果示波器探頭不是直接接觸輸出點(diǎn),應(yīng)該用雙絞線,或者50Ω同軸電纜方式測(cè)量。
在測(cè)量高頻噪聲時(shí),使用示波器的全通帶,一般為幾百兆到GHz級(jí)別。其他與上述相同??赡懿煌墓居胁煌臏y(cè)試方法。歸根到底第一要清楚自己的測(cè)試結(jié)果。第二要得到客戶認(rèn)可。
同時(shí),開關(guān)電源工作時(shí),輸入端的電壓Vin不變,但是電流是隨開關(guān)變化的。這時(shí)輸入電源不會(huì)很好地提供電流,通常在靠近電流輸入端(以BucK型為例,是SWITcH附近),并聯(lián)電容來(lái)提供電流。
上面這種做法對(duì)減小紋波的作用是有限的。因?yàn)轶w積限制,電感不會(huì)做的很大;輸出電容增加到一定程度,對(duì)減小紋波就沒(méi)有明顯的效果了;增加開關(guān)頻率,又會(huì)增加開關(guān)損失。所以在要求比較嚴(yán)格時(shí),這種方法并不是很好。關(guān)于開關(guān)電源的原理等,可以參考各類開關(guān)電源設(shè)計(jì)手冊(cè)。
采樣點(diǎn)選在LC濾波器之后(Pb),這樣輸出電壓就是我們所希望得到的電壓。但是這樣在電源系統(tǒng)內(nèi)部引入了一個(gè)電感和一個(gè)電容,有可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。關(guān)于系統(tǒng)穩(wěn)定,很多資料有介紹,這里不詳細(xì)寫了。
以上是關(guān)于開關(guān)電源紋波,總結(jié)的一些內(nèi)容,如果能加些波形就更好了。雖然可能不太全,但對(duì)一般的應(yīng)用已經(jīng)足夠了。關(guān)于噪聲抑制,實(shí)際中并不一定全部應(yīng)用,重要的是根據(jù)自己的設(shè)計(jì)要求,比如產(chǎn)品體積,成本,開發(fā)周期等,選擇合適的方法。
開關(guān)電源測(cè)試方法
開關(guān)電源測(cè)試系統(tǒng)
一. 耐電壓
(HI.POT,ELECTRIC STRENGTH ,DIELECTRIC VOLTAGE WITHSTAND)KV
1.1 定義:于指定的端子間,例如:I/P-O/P,I/P-FG,O/P-FG間,可耐交流之有效值,漏電流一般可容許10毫安,時(shí)間1分鐘。
1.2 測(cè)試條件:Ta:25攝氏度;RH:室內(nèi)濕度。
1.3 說(shuō)明:
1.3.1 耐壓測(cè)試主要為防止電氣破壞,經(jīng)由輸入串入之高壓,影響使用者安全。
1.3.2 測(cè)試時(shí)電壓必須由0V開始調(diào)升,并于1分鐘內(nèi)調(diào)至最高點(diǎn)。
1.3.2 放電時(shí)必須注意測(cè)試器之Timer設(shè)定,于OFF前將電壓調(diào)回 0V。
1.3.3 安規(guī)認(rèn)證測(cè)試時(shí),變壓器需另行加測(cè),室內(nèi) ,溫度25攝氏度,RH:95攝氏度,48HR,后測(cè)試變壓器初/次級(jí)與初級(jí)/CORE。
1.3.5生產(chǎn)線測(cè)試時(shí)間為1秒鐘。
二.紋波噪聲(漣波雜訊電壓)
?。≧ipple Noise)%,mv
2.1定義:
直流輸出電壓上重疊之交流電壓成份最大值(P-P)或有效值。
2.2測(cè)試條件:
I/P: Nominal
O/P : Full Load
Ta : 25℃
2.3說(shuō)明:
2.3.1示波器之GND線愈短愈好,測(cè)試線得遠(yuǎn)離PUS。
2.3.2使用1:1之Probe。
2.3.3 Scope之BW一般設(shè)定于20MHz,但是對(duì)于目前的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品測(cè)試紋波噪聲最好將BW設(shè)為最大。
2.3.4 Noise與使用儀器,環(huán)境差異極大,因此測(cè)試必須表明測(cè)試地點(diǎn)。
2.3.5測(cè)試紋波噪聲以不超過(guò)原規(guī)格值 +1%Vo。
三.漏電流(洩漏電流)
(Leakage Current)mA
3.1定義:
輸入一機(jī)殼間流通之電流(機(jī)殼必須為接大地時(shí))。
3.2測(cè)試條件:
I/P:Vin max.×1.06(TUV)/60Hz
Vin max.(UL1012)/60Hz
O/P: No Load/Full Load
Ta: 25 ℃
3.3說(shuō)明:
3.3.1 L,N均需測(cè)。
3.3.2UL1012 R值為1K5。
TUV R值為2K/0。15uF。
3.3.3漏電流規(guī)格TUV:3。5mA,UL1012:5mA。
四.溫度測(cè)試
?。═emperature Test)
4.1定義:
溫度測(cè)試指PSU于正常工作下,其零件或Case溫度不得超出其材質(zhì)規(guī)
格或規(guī)格定值。
4.2測(cè)試條件:
I/P: Nominal
O/P: Full Load
Ta : 25℃
4.3測(cè)試方法:
4.3.1將Thermo Coupler(TYPE K)穩(wěn)固的固定于量測(cè)的物體上
?。ㄋ俑伞ape或焊接方式)。
4.3.2 Thermo Coupler于末端絞三圈后焊成一球狀測(cè)試。
4.3.3我們一般用點(diǎn)溫計(jì)測(cè)量。
4.4測(cè)試零件:
熱源及易受熱源影響部分
例如:輸入端子、Fuse、輸入電容、輸入電感、濾波電容、橋整、熱
敏、突波吸收器、輸出電容、輸出電容、輸出電感、變壓器、鐵芯、
繞線、散熱片、大功率半導(dǎo)體、Case、熱源零件下之P.C.B.……。
4.5零件溫度限制:
4.5.1零件上有標(biāo)示溫度者,以標(biāo)示之溫度為基準(zhǔn)。
4.5.2其他未標(biāo)示溫度之零件,溫度不超過(guò)P.C.B.之耐溫。
4.5.3電感顯示個(gè)別申請(qǐng)安規(guī)者,溫升限制65℃Max(UL1012),75℃ Max(TUV)。
五.輸入電壓調(diào)節(jié)率
?。↙ine Regulation), %
5.1定義:
輸入電壓在額定范圍內(nèi)變化時(shí),輸出電壓之變化率。
Vmax-Vnor
Line Regulation(+)=------------------
Vnor
Vnor-Vmin
Line Regulation(-)=------------------
Vnor
Vmax-Vmin
Line Regulation=----------------
Vnor
Vnor:輸入電壓為常態(tài)值,輸出為滿載時(shí)之輸出電壓。
Vmax:輸入電壓變化時(shí)之最高輸出電壓。
Vmin:輸入電壓變化時(shí)之最低輸出電壓。
5.2測(cè)試條件:
I/P:Min./Nominal/Max
O/P:Full Load
Ta:25℃
5.3說(shuō)明:
Line Regulation 亦可直接Vmax-Vnor與Vmin-Vnor之±最大
值以mV表示,再配合Tolerance%表示。
六.負(fù)載調(diào)節(jié)率
(Load Regulation)%
6.1定義:
輸出電流于額定范圍內(nèi)變化(靜態(tài))時(shí),輸出電壓之變化率。
|Vminl-Vcent|
Line Regulation(+)=------------------×100%
Vcent
|Vcent-VfL|
Line Regulation(-)=------------------×100%
Vcent
|VminL-VfL|
Line Regulation(%)=----------------×100%
Vcent
VmilL:最小負(fù)載時(shí)之輸出電壓
VfL:滿載時(shí)之輸出電壓
Vcent:半載時(shí)之輸出電壓
評(píng)論