開(kāi)關(guān)電源要這樣設(shè)計(jì)才合理

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開(kāi)關(guān)電源已經(jīng)成為了我們電路設(shè)計(jì)當(dāng)中的主角，甚至可以說(shuō)已經(jīng)成為了與行業(yè)發(fā)展密不可分的一部分。與傳統(tǒng)線性電源相比，在某一輸出功率點(diǎn)上線性電源的成本要高于開(kāi)關(guān)電源，常見(jiàn)的開(kāi)關(guān)電源可以分為兩種，隔離與非隔離。

在本篇文章當(dāng)中，我們將主要對(duì)隔離式開(kāi)關(guān)電源的拓?fù)湫问竭M(jìn)行探討。所以在下面的文章當(dāng)中，如果沒(méi)有任何特殊的說(shuō)明，文中提及的電源將均指隔離電源。隔離電源按照結(jié)構(gòu)形式不同，可分為兩大類(lèi)：正激式和反激式。②啟動(dòng)備用電源(柴油發(fā)電機(jī)組)，待機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)正常時(shí)，RUSS雙電源開(kāi)關(guān)RLTH，順序閉合發(fā)電機(jī)空氣開(kāi)關(guān)、自備電源控制柜內(nèi)各斷路器。反激式指在變壓器原邊導(dǎo)通時(shí)副邊截止，變壓器儲(chǔ)能。原邊截止時(shí)，副邊導(dǎo)通，能量釋放到負(fù)載的工作狀態(tài)，一般常規(guī)反激式電源單管多正激式指在變壓器原邊導(dǎo)通同時(shí)副邊感應(yīng)出對(duì)應(yīng)電壓輸出到負(fù)載，能量通過(guò)變壓器直接傳遞。按規(guī)格又可分為常規(guī)正激，半橋、橋式電路都屬于正激電路。

開(kāi)關(guān)電源-PCB布局需要注意的有以下方面

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1：流過(guò)大電流的電解電容需要并聯(lián)使用是，應(yīng)該盡量使用相同規(guī)格電容，要相互靠近，不宜分開(kāi)。并聯(lián)的電容需要均流，所以要保持相同的阻抗，不同電容阻抗不一樣，總阻抗還跟pcb走線長(zhǎng)度，溫度環(huán)境相關(guān)，分開(kāi)使用后很難保證這兩方面參數(shù)保持一致。

2：電解電容和薄膜電容（包括安規(guī)電容）等溫度特性不怎么好，持續(xù)高溫情況下會(huì)影響穩(wěn)定性跟壽命，這類(lèi)電容自身一般不怎么發(fā)熱，但是如果貼近或靠近發(fā)熱量大的元件，如功率電感，變壓器，功率MOS，橋堆，功率二極管，大功率電阻等將嚴(yán)重影響穩(wěn)定性和壽命。開(kāi)關(guān)電源的高頻化就必然對(duì)傳統(tǒng)的PWM開(kāi)關(guān)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)ZVS、ZCS的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)已成為開(kāi)關(guān)電源的主流技術(shù)，可調(diào)開(kāi)關(guān)電源，并大幅提高了開(kāi)關(guān)電源的工作效率。

3：大功率電阻有條件的話盡量豎起來(lái)放增加空氣對(duì)流，如要橫放，千萬(wàn)不要讓電阻管體貼著pcb，這樣會(huì)影響電阻散熱還可能會(huì)烤黃pcb板材。

4：可調(diào)電阻等微調(diào)元件不要貼近或靠近發(fā)熱量大的元件（如功率變壓器），一方面因?yàn)闇囟葧?huì)電阻的阻值和壽命，進(jìn)而影響可調(diào)電路部分精準(zhǔn)度，另一方面可調(diào)電阻等一般帶有機(jī)械部分和塑料部分，這些都是不能耐高溫的，容易老化損害。

5：工作在低溫場(chǎng)合的pcb，特別是面積比較大的時(shí)候，必須要在板材無(wú)各處盡量均勻的打洞和割槽，不然經(jīng)過(guò)強(qiáng)烈熱脹冷縮之后，pcb會(huì)變形甚至銅箔翹起。

6：光耦和控制IC不宜放在變壓器磁芯結(jié)合處切線正下方（臥式變壓器尤為嚴(yán)重），因?yàn)檫@個(gè)地方散磁通和漏磁通很大，影響到光耦所在的反饋回路，容易使電源不穩(wěn)定。

7：貼片電容很容易在生產(chǎn)過(guò)程中被壓壞，所以pcb的貼片面盡量貼一下比較高貼片電容要高一點(diǎn)的貼片元件，這是為了保護(hù)貼片電容。

8：插件面盡量讓散熱器高度略高于較高的電解電容和磁性元件，并使pcb插件面朝下，貼片面朝上的方式擺放時(shí)保持平衡，這樣有利于在生產(chǎn)中保護(hù)磁芯不被碰裂，電解電容不被擠扁，并有利于調(diào)試和維修焊接。

電源模塊常見(jiàn)異常和解決方法

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輸出電壓過(guò)低

電源模塊輸出電壓過(guò)低，可能會(huì)導(dǎo)致整體系統(tǒng)不能正常工作，如微控制器系統(tǒng)中，負(fù)載突然增大，會(huì)拉低微控制器供電電壓，容易造成復(fù)位。并且電源長(zhǎng)時(shí)間低電壓工作，電路的壽命會(huì)出現(xiàn)極大的折損。

輸出電壓過(guò)低的原因：

（1）輸入電壓較低或功率不足

（2）輸出線路過(guò)長(zhǎng)或過(guò)細(xì)，造成線損過(guò)大

（3）輸入端的防反接二極管壓降過(guò)大

（4）輸入濾波電感過(guò)大

解決方法：可以通過(guò)調(diào)整供電或者更換相應(yīng)的外圍電路來(lái)改善。如：調(diào)高電壓或換用更大功率輸入電源，調(diào)整布線，增大導(dǎo)線截面積或縮短導(dǎo)線長(zhǎng)度，減小內(nèi)阻，換用導(dǎo)通壓降小的二極管，減小濾波電感值或降低電感的內(nèi)阻。

開(kāi)關(guān)電源的工作原理不同

在典型的開(kāi)關(guān)電源中，交流輸入轉(zhuǎn)換為高壓直流，每秒開(kāi)關(guān)數(shù)萬(wàn)次。所采用的高頻允許使用更輕巧的變壓器和更小的電容器。一個(gè)特殊的電路精準(zhǔn)地控制輸出電壓的時(shí)間。6：光耦和控制IC不宜放在變壓器磁芯結(jié)合處切線正下方（臥式變壓器尤為嚴(yán)重），因?yàn)檫@個(gè)地方散磁通和漏磁通很大，影響到光耦所在的反饋回路，容易使電源不穩(wěn)定。這些電源不需要線性穩(wěn)壓器，因此幾乎不浪費(fèi)電能：它們的效率通?？蛇_(dá)80%~90%，因此釋放的熱量要少得多。

然而，開(kāi)關(guān)電源比線性電源復(fù)雜得多，因此設(shè)計(jì)起來(lái)比較困難。此外，它對(duì)元件的要求更高，要求高壓功率晶體管能夠地高速開(kāi)關(guān)。

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