問(wèn)題12:評(píng)判一塊電源板LAYOUT好壞有哪些地方能一針見(jiàn)血發(fā)現(xiàn)?
什么樣的PCB是一塊好的PCB,至少要滿足以下一個(gè)方面:
1.電性能方面干擾小,關(guān)鍵信號(hào)線及底線走的合理,各方面性能穩(wěn)定(前提是電路無(wú)缺陷);
2.利于EMC,輻射低,環(huán)路走的合理;
3.滿足安規(guī),安規(guī)距離滿足要求;
4.滿足工藝,量產(chǎn)可生產(chǎn)性,以及減小生產(chǎn)成本;
5.美觀,布局規(guī)則有序 (器件不東倒西歪),走線漂亮美觀,不七彎八繞的。
如何才能做到以上幾點(diǎn),分享我的布板經(jīng)驗(yàn):
1.布局前,了解清楚電源的規(guī)格書(shū),電源的規(guī)格,有無(wú)特殊要求,以及要過(guò)的安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)構(gòu)輸入條件是不是準(zhǔn)確,以及風(fēng)道的確認(rèn),輸入輸出端口的確認(rèn),以及主功率流向。工藝路線選取,根據(jù)器件的密度,以及有無(wú)特殊器件,選擇相對(duì)應(yīng)工藝路線。
2.布局中,注意合理的布局,保證四大環(huán)路盡可能小,提前預(yù)判后續(xù)走線是否好走。變壓器的擺放基本決定了整體的布局,一定要慎重,放到最佳位置。 EMI部分的布局流向清晰,與其它主功率部分有清晰的隔離帶。減少受到主功率開(kāi)關(guān)器件的干擾。各吸收回路的面積盡可能小,散熱器的長(zhǎng)度以及位置要合理,不擋風(fēng)道。
3.走線部分,輸入EMI電路的走線是否滿足安規(guī),原副邊距離,輸入輸出對(duì)大地的距離都要滿足安規(guī)。走線的粗細(xì)是否滿足足夠的電流大小,關(guān)鍵信號(hào)(例如驅(qū)動(dòng)信號(hào),采樣信號(hào),地線是否合理),驅(qū)動(dòng)信號(hào)不要干擾敏感信號(hào)(高頻信號(hào));采樣信號(hào)是否采樣準(zhǔn)確,是否會(huì)受到干擾;地線是否拉得合理(有時(shí)需要單點(diǎn)接地,有時(shí)需要多點(diǎn)接地跟實(shí)際需要有關(guān)),主功率地和信號(hào)地嚴(yán)格區(qū)分開(kāi),原邊芯片地從采樣電阻取,不要從大電解?。ㄓ绕涫遣蓸与娮韬痛箅娊獾鼐嚯x遠(yuǎn)時(shí)),VCC的地前級(jí)地回大電解,二級(jí)電容地接芯片,反饋信號(hào)也單點(diǎn)接IC,地單點(diǎn)接IC。散熱器的地必須接主功率地,不能接信號(hào)地等等很多的細(xì)節(jié)要求。
問(wèn)題13:電源的元器件你懂多少?MOS管結(jié)電容多大,對(duì)哪些有影響?RDS跟溫度是什么關(guān)系?肖特基反向恢復(fù)電流影響什么?電容的ESR會(huì)帶來(lái)哪些影響?
電源中的設(shè)計(jì)的器件類(lèi)型很多,主要有半導(dǎo)體器件如:MOS管,三極管,IC,運(yùn)放,二極管,光耦等;磁性器件:電感,變壓器,磁珠等;電容:Y電容,X電容,瓷片電容,電解電容,貼片電容等;每種器件都有其規(guī)格,極限參數(shù)。
常規(guī)的參數(shù)在我們選型很容易把握,例如選取MOS管,耐壓參數(shù)肯定會(huì)考慮,額定電流也會(huì)考慮,導(dǎo)通電阻我們會(huì)考慮,但還有一些寄生參數(shù)以及一些隨溫 度變化特性的參數(shù)卻很少去注意,或者只有在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候才會(huì)去找。導(dǎo)通電阻Rds(on)隨溫度升高其阻值是變大的,設(shè)計(jì)MOS管損耗時(shí)要考慮到其工作的環(huán)境溫度。結(jié)電容影響到我們的開(kāi)通損耗,也會(huì)影響到EMC。
肖特基二極管耐壓,額定電流一般很好注意,有些參數(shù)例如導(dǎo)通壓降在溫度升高時(shí)會(huì)減小,反向恢復(fù)時(shí)間短,不過(guò)漏電流大(尤其是考慮到高溫時(shí)漏電流影響就更大了),寄生電感會(huì)引起關(guān)斷尖峰很高。
電容一個(gè)重要參數(shù)ESR,在計(jì)算紋波時(shí)通常會(huì)考慮,ESR一般與C的關(guān)聯(lián)是很大的,不過(guò)不同廠家的品質(zhì)因素影響也是很巨大,一定要具體分清楚。
一般估算公司可參考:ESR=10/(C的0.73次方),電容在高溫時(shí)壽命會(huì)縮短,低溫時(shí)容量會(huì)減小,漏電流也會(huì)增加等等;
當(dāng)然器件在特殊情形表現(xiàn)出來(lái)的特性差異是值得我們思考的問(wèn)題,請(qǐng)大家多多思量,對(duì)于我們解決特殊情況下的問(wèn)題非常有幫助。
問(wèn)題14:你對(duì)磁性材料了解多少,磁環(huán)和磁芯有哪些差異?低磁環(huán)和高磁環(huán)用在什么情況?
磁性器件對(duì)開(kāi)關(guān)電源的重要性不言而喻,可以說(shuō)是電源的心臟部位。 磁性材料的種類(lèi)也繁多,常用來(lái)做變壓器的一般是鐵氧體材料,主要是價(jià)格便宜,開(kāi)關(guān)頻率最大能做到1000K,夠一般情況下使用了。鐵氧體磁芯既可以做主變壓器也可以做電感,如PFC電感(一般鐵硅鋁材質(zhì)居多,性?xún)r(jià)比高),儲(chǔ)能電感也可以。當(dāng)然在要求高的情況下,尤其是大功率一般用磁環(huán),主要是感量可以做大,不易飽和,相對(duì)鐵氧體磁芯來(lái)說(shuō),不過(guò)缺點(diǎn)是價(jià)格貴,尤其是大電流,繞制工藝較困難。磁環(huán)也分高U值和低U值,主要也是磁環(huán)的材料不同照成,高U環(huán)磁環(huán)外觀是綠色,一般EMI電路的共模電感選用,感量會(huì)相對(duì)較大濾低頻,顏色偏灰的是低U環(huán),感量很低,濾高頻。一般為了EMC都是搭配使用效果一般都比較好!
問(wèn)題15:電源損耗是怎么分布的?MOS管損耗?變壓器損耗?變壓器除了直流損耗,還有交流損耗怎么算的?
電源損耗一般集中在以下一些方面:
1.MOS管的開(kāi)通損耗及導(dǎo)通損耗;
2.變壓器的銅損和鐵損;
3.副邊整流管的損耗;
4.橋式整流的損耗。
5.采樣電阻損耗;
6.吸收電路的損耗;
7.其它損耗:PFC電感損耗,LLC的諧振電感損耗,同步整流的MOS管損耗等。
針對(duì)這些損耗,適當(dāng)?shù)臏p小可以提升效率。1.針對(duì)MOS管可選用開(kāi)關(guān)速度快的,導(dǎo)通電阻低的,電路上課采用軟開(kāi)關(guān)。2.針對(duì)變壓器:選擇合適大小的磁芯,磁芯太小損耗會(huì)大,很難做到銅損和鐵損平衡。尤其是銅損不僅有直流損耗還有交流損耗,交流損耗一般比直流損耗還大2倍,因?yàn)殂~線在高頻下的交流阻抗比直流阻抗大的多,計(jì)算時(shí)一定要充分估算進(jìn)去。
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