電容/電阻/MOSFET/變壓器/輸出二極管/光耦

1、電源設(shè)計(jì)項(xiàng)目前期各個參數(shù)注意細(xì)節(jié)

借鑒下NXP的這個TEA1832圖紙做個說明。分析里面的電路參數(shù)設(shè)計(jì)與優(yōu)化并做到認(rèn)證至量產(chǎn)。 在所有的元器件中盡量選擇公司倉庫里面的元件，和量大的元件，方便后續(xù)降成本拿價格。

貼片電阻采用0603的5％，0805的5％，1％，貼片電容容值越大價格越高，設(shè)計(jì)時需考慮。

1、輸入端，F(xiàn)USE選擇需要考慮到I＾2T參數(shù)。保險絲的分類，快斷，慢斷，電流，電壓值，保險絲的認(rèn)證是否齊全。保險絲前的安規(guī)距離2．5mm以上。設(shè)計(jì)時盡量放到3mm以上。需考慮打雷擊時，保險絲I2T是否有余量，會不會打掛掉。

2、這個圖中可以增加個壓敏電阻，一般采用14D471，也有采用561的，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了。有必要時，壓敏電阻外面包個熱縮套管。

3、NTC，這個圖中可以增加個NTC，有的客戶有限制冷啟動浪涌電流不超過60A，30A，NTC的另一個目的還可以在雷擊時扛部分電壓，減下MOSFET的壓力。選型時注意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個槽的ET型。這個如果能共用老機(jī)種的最好，成本考慮，傳導(dǎo)輻射測試完成后才能定型。

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

6、如果做認(rèn)證時有輸入L，N的放電時間要求，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得浪涌電流，耐壓和散熱，防止雷擊時掛掉。

8、VCC的啟動電阻，注意啟動電阻的功耗，主要是耐壓值，1206的一般耐壓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，這個看品牌和具體的系列了。

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

11、RCD吸收部分，R的取值對應(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，整改輻射時也有可能會改為薄膜電容效果好。D一般用FR107，F(xiàn)R207，整改輻射時也有改為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。高溫時的電流降額，低溫時的電壓降額。一般600V 2－12A足夠用與100W以內(nèi)的反激，根據(jù)成本來權(quán)衡選型。整改輻射時很多方法沒有效果的時候，換個MOSFET就過了的情況經(jīng)常有。

13、MOSFET的驅(qū)動電阻一般采用10R＋20R，阻值大小對應(yīng)開關(guān)速度，效率，溫升。這個參數(shù)需要整改輻射時調(diào)整。

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

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

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

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

18、更改前：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。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十字屏蔽。變壓器一定要驗(yàn)算delta B值，delta B＝L＊Ipk／（N＊Ae），L（uH），Ipk（A），N為初級砸數(shù)（T），Ae（mm2）有興趣驗(yàn)證這個公式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，飽和時計(jì)算結(jié)果應(yīng)該是500mT左右。變壓器的VCC輔助繞組盡量用2根以上的線并繞，之前很大批量時有碰到過有幾個輔助繞組輕載電壓不夠或者重載時VCC過壓的情況，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問題。

18、更改后：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。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十字屏蔽。變壓器一定要驗(yàn)算delta B值，防止高溫時磁芯飽和。delta B＝L＊Ipk／（N＊Ae），L（uH），Ipk（A），N為初級砸數(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以內(nèi)，出現(xiàn)異常情況不飽和，一般取值小于300mT以內(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，之前很大批量時有碰到過有幾個輔助繞組輕載電壓不夠或者重載時VCC過壓的情況，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問題。

附注：有興趣驗(yàn)證這個公式的話，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，飽和時計(jì)算結(jié)果應(yīng)該是500mT左右（25℃時，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，可以采用超低壓降的肖特基二極管，成本要求高時可以用超快恢復(fù)二極管。

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

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，動態(tài)響應(yīng)等。

22、Vout的檢測電阻需要有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，在選擇電容時紋波電流放大1．2倍以上考慮。 24、2個輸出電容之間可以增加一個小電感，有助于抑制輻射干擾，有了小電感后，第一個輸出電容的紋波電流就會比第二個輸出電容的紋波電流大很多，所以很多電路里面第一個電容容量大，第二個電容容量較小。

25、輸出Vout端可以增加一個共模電感與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業(yè)芯片，AP4310或者TSM103等類似芯片做，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，否則會因?yàn)轳詈?，burst模式等問題導(dǎo)致其他路輸出電壓不穩(wěn)定。28、初級次級的大地之間有接個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)證對漏電流是有要求的，需注意。

算下來這么多，電子元器件基本能定型了，整個初略的BOM可以評審并參考報(bào)價了。BOM中元器件可以多放幾個品牌方便核成本。如客戶有特殊要求，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來完成，相等功率和頻率下，IC的更改對外圍器件影響不大。如客戶溫度范圍的要求比較高，對應(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、電源PCB設(shè)計(jì)階段應(yīng)注意的細(xì)節(jié)

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

2、PCB的元器件封裝，標(biāo)準(zhǔn)庫里面的按實(shí)際情況需要更改，貼片元件焊盤加大；插件元件的孔徑比元件管腳大0．3mm，焊盤直徑大于孔0．8mm以上，焊盤大些方便焊接，元器件過波峰焊也容易上錫，PCB廠家做出來也不容易破孔。還有很多細(xì)節(jié)的東西多了解些對生產(chǎn)是很大的功勞啊。

3、安規(guī)的要求在PCB上的體現(xiàn)，保險絲的安規(guī)輸入到輸出距離3mm以上，保險絲帶型號需要印在PCB上。PCB的板材也有不同的安規(guī)要求，對應(yīng)需要做的認(rèn)證與供應(yīng)商溝通能否滿足要求。相應(yīng)的認(rèn)證編號需印到PCB上。初級到次級的距離8mm以上，Y電容注意選擇Y1還是Y2的，跨距也要求8mm以上，變壓器的初級與次級，用擋墻或者次級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。信號線遠(yuǎn)離大電流走線，避免干擾，IC信號檢測部分的濾波電容靠近IC，信號地與功率地分開走，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)試時信號受干擾，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，之前看過一個日本的PCB，焊盤做成水滴狀，AI元件的引腳剛好在水滴狀的焊盤上，漂亮。

7、PCB上的走線對輻射影響比較大，可以參考相關(guān)書籍。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，還需要考慮雷擊，ESD時或其他干擾的電流路徑，會不會影響IC。

3、電源調(diào)試階段應(yīng)注意的細(xì)節(jié)

1、萬用表先測試主電流回路上的二極管，MOSFET，有沒有短路，有沒有裝反，變壓器的感量與漏感是否都有測試，變壓器同名端有沒有繞錯。

2、開始上電，我的習(xí)慣是先上100V的低壓，PWM沒有輸出。用示波器看VCC，PWM腳，VCC上升到啟動電壓，PWM沒有輸出。檢查各引腳的保護(hù)功能是否被觸發(fā)，或者參數(shù)不對。找不到問題，查看IC的上電時序圖，或者IC的datasheet里面IC啟動的條件。示波器使用時需注意，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個以上的探頭時，2根探頭的COM端接同1個點(diǎn)，避免影響電路，或者夾錯位置燒東西。

3、IC啟動問題解決了，PWM有輸出，發(fā)現(xiàn)啟動時變壓器嘯叫。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繞組與主繞組繞錯位置。也有輸出短路的情況，還有RCD吸收部分的問題，甚至還碰到過TVS壞了短路的情況。

4、輸出有了，但是輸出電壓不對，或者高了，或者低了。這個需要判斷是初級到問題，還是次級的問題。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，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，或者過載保護(hù)等保護(hù)的動作。常見問題，光耦腳位畫錯，導(dǎo)致反饋到不了前級。431封裝弄錯，一般431的封裝有2種，腳位有鏡像了的。同名端的問題會導(dǎo)致輸出電壓不對。

5、輸出電壓正常了，但是不是精確的12V或者24V，這個時候一般采用2個電阻并聯(lián)的方式來調(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幾十個周期，停幾十個周期，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電阻阻值測試。

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

8、輸出紋波測試，一般都有要求用47uF＋104，或者10uF＋104電容測試。這個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）也會影響紋波電壓。示波器測試紋波時探頭上用彈簧測試探頭測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、輸出過流保護(hù)，客戶要求精度高的，要在次級放電流保護(hù)電路，要求精度不高的，一般初級做過流保護(hù)，大部分IC都有集成過流或者過功率保護(hù)。過流保護(hù)一般放大1．1－1．5倍輸出電流。最大輸出電流時，元器件的應(yīng)力都需要測試，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，無反饋環(huán)路一般為打嗝保護(hù)模式。做好過流保護(hù)還需要測試滿載＋電解電容的測試，客戶端有時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)測試了后心里比較有底。

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

11、過溫保護(hù)一般要看具體情況添加的，安規(guī)做高溫測試時對溫度都有要求，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，需要增加過溫保護(hù)電路。

12、啟動時間，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。沒有什么問題。

13、上升時間和過沖，這個通過調(diào)節(jié)軟啟動和環(huán)路響應(yīng)實(shí)現(xiàn)。

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

15、保持時間，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，IC的VCC輔助繞組電壓低，IC靠啟動電阻供電，IC啟動后，Isense腳檢測過流會做短路保護(hù)，停止PWM輸出。一般在264V輸入時短路功率最大，短路功率控制住2W以內(nèi)比較安全。短路時需要測試MOSFET的電流與電壓，并通過查看MOSFET的SOA圖（安全工作區(qū)）對應(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)或者空載切重載時電壓起不來。重載時，VCC輔助繞組電壓高，需查看是否過壓，或者是過流保護(hù)動作。

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

19、元器件的應(yīng)力都應(yīng)測試，滿載、過載、異常測試時元器件應(yīng)力都應(yīng)有余量，余量大小看公司規(guī)定和成本考慮。 性能測試與調(diào)試基本完成。調(diào)試時把自己想成是設(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題。 這些全都按記憶寫的，有點(diǎn)亂，有些沒有記錄到，后續(xù)想到了再補(bǔ)上。