20幾條開關電源工作技巧匯總-提高開關電源的工作效率

開關電源

本文主要是講開關電源工作技巧的一些問題。開關模式電源（簡稱SMPS），又稱交換式電源、開關變換器，是一種高頻化電能轉換裝置，是電源供應器的一種。其功能是將一個位準的電壓，透過不同形式的架構轉換為用戶端所需求的電壓或電流。開關電源的輸入多半是交流電源（例如市電）或是直流電源，而輸出多半是需要直流電源的設備，例如個人電腦，而開關電源就進行兩者之間電壓及電流的轉換。

開關電源不同于線性電源，開關電源利用的切換晶體管多半是在全開模式（飽和區）及全閉模式（截止區）之間切換，這兩個模式都有低耗散的特點，切換之間的轉換會有較高的耗散，但時間很短，因此比較節省能源，產生廢熱較少。理想上，開關電源本身是不會消耗電能的。電壓穩壓是透過調整晶體管導通及斷路的時間來達到。相反的，線性電源在產生輸出電壓的過程中，晶體管工作在放大區，本身也會消耗電能。開關電源的高轉換效率是其一大優點，而且因為開關電源工作頻率高，可以使用小尺寸、輕重量的變壓器，因此開關電源也會比線性電源的尺寸要小，重量也會比較輕。

若電源的高效率、體積及重量是考慮重點時，開關電源比線性電源要好。不過開關電源比較復雜，內部晶體管會頻繁切換，若切換電流尚加以處理，可能會產生噪聲及電磁干擾影響其他設備，而且若開關電源沒有特別設計，其電源功率因數可能不高。

開關電源工作技巧匯總

1. 變壓器圖紙、PCB、原理圖這三者的變壓器飛線位號需一致。

理由：安規認證要求這是很多工程師在申請安規認證提交資料時會犯的一個毛病。

2.X電容的泄放電阻需放兩組。

理由：UL62368、CCC認證要求斷開一組電阻再測試X電容的殘留電壓。很多新手會犯的一個錯誤，修正的辦法只能重新改PCBLayout，浪費自己和采購打樣的時間。

3.變壓器飛線的PCB孔徑需考慮到最大飛線直徑，必要是預留兩組一大一小的PCB孔。

理由：避免組裝困難或過爐空焊問題。因為安規申請認證通常會有一個系列，比如說24W申請一個系列，其中包含4.2V-36V電壓段，輸出低壓4.2V大電流和高壓36V小電流的飛線線徑是不一樣的。多根飛線直徑計算參考如下表格：

4.輸出的DC線材的PCB孔徑需考慮到最大線材直徑。

理由：避免組裝困難因為你的PCB可能會用在不同電流段上，比如5V/8A，和20V/2A，兩者使用的線材是不一樣的參考如下表格：

5.電路調試，OCP限流電阻多個并聯的阻值要設計成一樣。

理由：阻值越大的那顆電阻承受的功率越大。

6.電路設計，散熱片引腳的孔做成長方形橢圓形(經驗值：2*1mm)。

理由：避免組裝困難橢圓形的孔方便散熱器有個移動的空間，這對組裝和過爐是非常有利的。

7.電路調試，異常測試時，輸出電壓或OVP設計要小于60Vac(Vpk)/42.4Vdc(Vrms)。

理由：安規要求這個新手比較容易忽略，所以申請認證的產品一定要做OVP測試，抓輸出瞬間波形。

8.電路設計，電解電容的防爆孔距離大于2mm，臥式彎腳留1.5mm。

理由：品質提升一般正規公司都有這個要求，防爆孔的問題日本比較重視，特殊情況除外。

9.電路調試，輸出有LC濾波的電路需要老化確認紋波，如果紋波異常請調整環路。

理由：驗證產品穩定性這個很重要，我之前經常碰到這個問題，產線老化后測試紋波會變高，現象是環路震蕩。

10.電路調試，二極管并聯時,應該測試一顆二極管故障開路時,產生的異常(包括TO-220里的兩顆二極管)。

理由：品質提升小公司一般都不會做這個動作的，一款優秀的產品是要經得起任何考驗的。

11.電路設計，如果PCB空間充裕，請設計成通殺所有安規標準。

理由：減少PCB修改次數。如果你某一產品是符合UL60335標準，哪天客戶希望滿足UL1310，這時你又得改PCBLayout拿去安規報備了，如果你畫的板符合各類標準，后面的工作會輕松很多。

12.電路設計，關于ESD請設計成接觸±8KV/空氣±15KV標準。

理由：減少后續整改次數。像飛利浦這樣的客戶都要求ESD非常嚴的，聽說富士康的還需要達到±20KV，哪天有這種客戶要求，你又得忙一段時間了。

13.電路設計，設計變壓器時，VCC電壓在輕載電壓要大于IC的欠壓關斷電壓值。判斷空載VCC電壓需大于芯片關斷電壓的5V左右，同時確認滿載時不能大于芯片過壓保護值。

14.電路設計，設計共用變壓器需考慮到使用最大輸出電壓時的VCC電壓，低溫時VCC有稍微NOSIE會碰觸OVP動作。如果你的產品9V-15V是共用一個變壓器，請確認VCC電壓和功率管耐壓。

15.電路調試，Rcs與Ccs值不能過大，否則會造成VDS超過最大耐壓炸機。LEB前沿消隱時間設短了，比尖峰脈沖的時間還短，那就沒有效果了還是會誤判；

如果設長了，真正的過流來了起不到保護的作用。Rcs與Ccs的RC值不可超過1NS的Delay，否則輸出短路時，Vds會比滿載時還高，超過MOSFET最大耐壓就可能造成炸機。經驗值1nS的Delay約等于1K對100PF，也等于100R對102PF。

16.畫小板時，在小板引腳的90度拐角處增加一個圓形鉆孔。

理由：方便組裝，如圖：

實物如圖：

實際組裝如圖：

這樣做可以使小板與PCB大板之間緊密貼合，不會有浮高現象。

17.電路設計，肖特基的散熱片可以接到輸出正極線路，這樣鐵封的肖特基就不用絕緣墊和絕緣粒。

18.電路調試，15W以上功率的RCD吸收不要用1N4007，因為1N4007速度慢300uS，壓降也大1.3V，老化過程中溫度很高，容易失效造成炸機。

19.電路調試，輸出濾波電容的耐壓致少需符合1.2倍余量，避勉量產有損壞現象。之前是犯了這個很低級的錯誤，14.5V輸出用16V耐壓電容，量產有1%的電容失效不良。

20.電路設計，大電容或其它電容做成臥式時，底部如有跳線需放在負極電位，這樣跳線可以不用穿套管，這個可以節省成本。

開關電源的主要用途

開關電源產品廣泛應用于工業自動化控制、軍工設備、科研設備、LED照明、工控設備、通訊設備、電力設備、儀器儀表、醫療設備、半導體制冷制熱、空氣凈化器，電子冰箱，液晶顯示器，LED燈具，通訊設備，視聽產品，安防監控，LED燈帶，電腦機箱，數碼產品和儀器類等領域。

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