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反激式開關(guān)電源PCB設(shè)計要點

2022/09/09
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閱讀需 4 分鐘
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最近工作事情不太順,沒什么時間整理輸出文檔,因此就寫一下最近工作中經(jīng)常用到的反激電源PCB總結(jié)。關(guān)于變壓器和補償環(huán)路的設(shè)計原理和方法,可以參考之前的文章。

由于本人并非專門從事開關(guān)電源行業(yè),所分享的內(nèi)容難免有錯誤或理解偏差,望專家高手可以針對錯誤和不足加以指點提醒。下面開始正文。

反激電源整體原理圖如圖1所示。

 

圖1開關(guān)電源從市電火線L和零線N進來后,有一個電流較大的保險管,如圖1所示。這是因為板子上有其他市電交流負載,如交流電機等,當負載電流過大時,保護電路。該保險管電流參數(shù)需要根據(jù)實際負載功率計算選擇。保險管后有一個壓敏電阻(如圖2所示),用于抑制浪涌和瞬時尖峰電壓,當其兩端電壓高于其閾值時,壓敏電阻值迅速下降,從而流過大電流,保護后級電路。在壓敏電阻后又有一個電流較小的保險管(如圖2所示),這才是真正針對板子開關(guān)電源的過流保護,防止電源電流過大,保護電路。保險管后的NTC電阻(如圖2所示),用于抑制開機時的浪涌電流,因為剛開機時,NTC溫度較低,電阻值很大,抑制電流過大;當在電流作用下,NTC電阻溫度升高,電阻值下降到很小,不影響正常工作電流。安規(guī)X電容(如圖2所示)用于濾除市電的差模干擾,其后的3個電阻主要用于給X電容放電,以符合安規(guī)要求,防止在切斷市電輸入時,人手觸摸到金屬端子有觸電感。使用多個電阻的原因是分散承受電壓和功率。共模電感(如圖2所示)用于濾除共模干擾電流。

 

圖2輸入電容EC1在行業(yè)上有個3uF/W的通用原則,但需要注意的是該功率是輸入功率而非輸出功率,假設(shè)輸出功率12W,效率為80%,則輸入功率為15W,則輸入電容至少為45uF,如圖8所示。由于反激電源演變自Buck-Boost,其輸入回路和輸出回路均是電流不連續(xù)路徑,因此均要控制回路面積越小越好。輸入電容EC1要靠近電源芯片,如圖3所示。同理,輸出整流二極管和輸出電容也應(yīng)該靠近變壓器。

 

圖3RCD鉗位電路用于吸收開關(guān)管關(guān)斷時的Vds高壓,防止損壞MOS管(電源芯片)。Layout時需將電容靠近變壓器,電阻次之,如圖4所示。

 

圖4光耦用于反饋輸出電壓,并進行隔離,II型補充設(shè)計原理圖參考上述的文章,在此不再贅述。光耦反饋回路的初級GND最好不要和大電流路徑的初級GND共用,以免受到干擾影響導致輸出電壓波動,因此采用單獨拉一根GND地線到EC1的公共地,形成單點接地,如圖5所示。

 

圖5并聯(lián)于輸出整流二極管兩側(cè)的RC阻容吸收回路,用于抑制二極管在高頻通斷情況下產(chǎn)生的EMI,因為二極管在導通瞬間會產(chǎn)生電壓尖峰(電場),在關(guān)斷瞬間會產(chǎn)生電壓尖峰和電流尖峰(磁場)。輸出電容EC2和EC3要注意均流設(shè)計,如圖6所示,兩個電容的電流路徑是基本等長的,以避免某個電容因過流而提前失效。

 

圖6輸出電壓反饋節(jié)點需要從末端電容取出,以提高電壓穩(wěn)定精度,如圖7所示。

圖7

 

圖8

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公眾號“硬核電子”主筆,硬件工程師,從事過通訊行業(yè)、醫(yī)療器械、消費電子、物聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)品的硬件開發(fā)相關(guān)工作,也會寫一些簡單的固件,有記錄工作筆記和讀書心得的習慣,力求原創(chuàng),喜歡分享,從而獲得共同的成長和進步。