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  • 电源设计

    DCDC芯片输入输出的大电容和小电容在布局上是先大后小吗?

    A.首先大小电容并联针对于不同的情况我们要做不同的考量B.针对于电源IC的地方,我们一般都是先大后小,为什么呢?因为我们之所以这样做的原因主要其实是出于阻抗特性的考虑,一般情况下,PCB走线如果过程则其寄生的电感成分在高频下会使得电容的滤波能力大打折扣,甚至完全丧失滤波效能,得不偿失,而小电容更容易产生这样的问题,所以基于此的话我们在IC电源处都是先打后下C.针对于开关电源而言:输入我们是先小后大,输出电容是先大后小。针对于开关电源这种应用,其针对于电容而言其存在最大的风险其实是纹波电流,纹波电流这一参数对于电容的使用寿命非常巨大,对于开关电源中我们有高频开关,在开关不断地通断过程中就会产生比较大的高频纹波电流进而产生比较大的纹波电压,进而在电容的ESR产生大量的热,电容过热就有可能有失效的风险,所以在靠近开关结点的附近其会有非常大的电流波动,而这种电流波动对于电容而言损害非常大,对于小电容而言,如果其靠近开关结点布置,则其纹波电流很有可能会超过其额定值,最终很快损害,所以针对于开关电源而言,其电容布置的宗旨就是大电容靠近开关节点,小电容远离开关接点不管是输入端还是输出端

    2021/06/22 902 发布人:凡亿教育
  • 电源设计

    DCDC芯片占空比增加,为什么不等于输出比输入了呢?

    (1)首先我需要纠正一点在开关电源的3种基本拓扑中,只有buck开关电源其占空比=Vout/Vin(2)而其他拓扑结构其占空比≠Vout/Vin,有一句话叫如有雷同纯属巧合,只不过很多人都对Buck开关电源比较熟悉所以就认为所有拓扑的开关电源其占空比duty = Vout/Vin,其实并非如此(3)大家学习开关电源首先要把开关电源的最基本的3种拓扑搞得非常熟悉才行,说先占 空比的定义=ton/(ton + toff)(4)然后开关电源其有伏秒原则即Von*ton = Voff*toff,伏秒原则其本质其实是在整个PWM周期内,电感在ON和OFF期间其△I相等(5)然后由3和4我们就能够得出其不同拓扑结构其通用的占空比的公式duty=Voff/(Von+Voff)(6)而不同的拓扑结构其Von和Voff是不相同的,所以最终其不同拓扑结构其占空比是不一样的(7)所以最终我们不同拓扑结构得到的结构如下图: (8)我们在来分析另外一个问题,但负载电流增加的时候,首先是Vo变化,Vo变化而Vin不变化,所以占空比就发生变化,其占空比仍然遵循我们上述规律公式

    2021/06/22 347 发布人:凡亿教育
  • 电源设计

    航天产品开关电源可靠性设计探讨

    在电子产品中.特别在航天产品中所用的稳压电源的设计是一个系统工程.不但要考虑电源本身参数设计,还要考虑电气设计、电磁兼容设计、热设计、安全性设计、三防设计等方面。任何方面的疏忽.都可能导致整个电源的崩溃.最终导致整个系统失效,丧失能力.所以我们应充分认识到电源产品可靠性设计的重要性。1 开关电源电气可靠性设计1.1 供电方式的选择集中式供电系统各输出之间的偏差以及由于传输距离的不同而造成的压差降低了供电质量.而且应用单台电源供电.当电源发生故障时可能导致系统瘫痪。分布式供电系统因供电单元靠近负载.改善了动态响应特性,供电质量好,传输损耗小,效率高,节约能源,可靠性高,容易组成N+I冗余供电系统.扩展功率也相对比较容易。所以采用分布式供电系统可以满足高可靠性设备的要求。1.2 电路拓扑的选择开关电源一般采用单端正激式、单端反激式、双管正激式、双单端正激式、双正激式、推挽式、半桥、全桥等八种拓扑。单端正激式、单端反激式、双单端正激式、推挽式的开关管的承压在两倍输入电压以上,如果按60%降额使用,则使开关管不易选型。在推挽和全桥拓扑中可能出现单向偏磁饱和,使开关管损坏,而半桥电路因为具有自动抗不平衡能力,所以就不会出现这个问题。双管正激式和半桥电路开关管的承压仅为电源的最大输入电压.即使按60%降额使用,选用开关管也比较容易。在高可靠性工程上一般选用这两类电路拓扑。1.3 控制策略的选择在中小功率的电源中. 电流型PWM 控制是大量采用的方法,它较电压控制型有如下优点:逐周期电流限制.比电压型控制更快。不会因过流而使开关管损坏.大大减小过载与短路的保护:优良的电网电压调整率:迅捷的瞬态响应;环路稳定,易补偿:纹波比电压控制型小得多。生产实践表明电流控制型的50W 开关电源的输出纹波在25mV左右,远优于电压控制型。硬开关技术因开关损耗的限制.开关频率一般在350kHz以下.软开关技术是应用谐振原理.使开关器件在零电压或零电流状态下通断.实现开关损耗为零,从而可将开关频率提高到兆赫级水平,这种应用软开关技术的变换器综合了PWM 变换器和谐振变换器两者的优点,接近理想的特性,如低开关损耗、恒频控制、合适的储能元件尺寸、较宽的控制范围及负载范围.但是此项技术主要应用于大功率电源.中小功率电源中仍以PWM技术为主。1.4 元器件的选用因为元器件直接决定了电源的可靠性,所以元器件的选用非常重要。元器件的失效主要集中在以下四个方面。1.4.1 制造质量问题质量问题造成的失效与工作应力无关。质量不合格的元器件可以通过严格的检验加以剔除,在工程应用时应选用定点生产厂家的成熟产品.不允许使用没有经过认证的产品。1.4.2 元器件可靠性问题元器件可靠性问题即基本失效率的问题,这是一种随机性质的失效,与质量问题的区别是元器件的失效率取决于工作应力水平。在一定的应力水平下,元器件的失效率会大大下降。为剔除不符合使用要求的元器件,包括电参数不合格、密封性能不合格、外观不合格、稳定性差、早期失效等,应进行筛选试验,这是一种非破坏性试验。通过筛选可使元器件失效率降低1~2个数量级.当然筛选试验代价(时间与费用)很大,但综合维修、后勤保障、整架联试等还是合算的,研制周期也不会延长 电源设备主要元器件的筛选试验一般要求:1)电阻在室温下按技术条件进行100%测试,剔除不合格品。2)普通电容器在室温下按技术条件进行100%测试.剔除不合格品。3)接插件按技术条件抽样检测各种参数。4)半导体器件按以下程序进行筛选:目检→初测→高温贮存→高低温冲击→电功率老化→高温测试→低温测试→常温测试筛选结束后应计算剔除率Q式中:N一一受试样品总数;n——被剔除的样品数。如果Q超过标准规定的上限值.则本批元器件全部不准上机.并按有关规定处理。在符合标准规定时.则将筛选合格的元器件打漆点标注.然后入专用库房供装机使用。1.4.3 设计问题首先是恰当地选用合适的元器件:1)尽量选用硅半导体器件.不用锗半导体器件。2)多采用集成电路.减少分立器件的数目。3)开关管选用MOSFET能简化驱动电路.减少损耗。4)输出整流管尽量采用具有软恢复特性的二极管。5)应选择金属封装、陶瓷封装、玻璃封装的器件。禁止选用塑封性不好的塑封器件。6)集成电路必须是一类品或者是符合MIL—M一38510、MIL—S一19500标准B一1以上质量等级的军品。7)设计时尽量少用继电器.确有必要时应选用接触良好的密封继电器。8)原则上不选用电位器,必须保留的应进行固封处理。9)吸收电容器与开关管和输出整流管的距离应当很近,因流过高频电流,故易升温,所以要求这些电容器具有高频低损耗和耐高温的特性。10)在潮湿和盐雾环境下.铝电解电容会发生外壳腐蚀、容量漂移、漏电流增大等情况,所以在舰船和潮湿环境,最好不要用铝电解电容。由于受空间粒子轰击时,电解质会分解,所以铝电解电容也不适用于航天电子设备的电源中。11)钽电解电容温度和频率特性较好,耐高低温,储存时间长,性能稳定可靠,但钽电解电容较重、容积比较低、不耐反压、高压品种(>125V)较少、价格昂贵。关于降额设计:电子元器件的基本失效率取决于工作应力(包括电、温度、振动、冲击、频率、速度、碰撞等)。除个别低应力失效的元器件外,其它均表现为工作应力越高,失效率越高的特性。为了使元器件的失效率降低,所以在电路设计时要进行降额设计。降额程度.除可靠性外还需考虑体积、重量、成本等因素。不同的元器件降额标准亦不同,实践表明,大部分电子元器件的基本失效率取决于电应力和温度,因而降额也主要是控制这两种应力,以下为开关电源常用元器件的降额系数:1)电阻的功率降额系数在0.1~0.5之间。2)二极管的功率降额系数在0.4以下,反向耐压在0.5以下。3)发光二极管电压降额系数在0.6以下,功率降额系数在0.6以下。4)功率开关管电压降额系数在0.6以下, 电流降额系数在0.5以下。5)普通铝电解电容和无极性电容的电压降额系数在0.3~0.7之间。6)钽电容的电压降额系数在0.3以下。7)电感和变压器的电流降额系数在0.6以下。1.4.4 损耗问题损耗引起的元器件失效取决于工作时间的长短,与工作应力无关。铝电解电容长期在高频下工作会使电解液逐渐损失,同时容量亦同步下降,当电解液损失40%时,容量下降20% :电解液损失60%时,容量下降40% ,此时电容器芯子已基本干涸,不能再予使用。当不得不用铝电解电容器时,为防止发生故障,应在图纸上标明铝电解电容器更换的时间,到期强迫更换。1.5 保护电路的设置为使电源能在各种恶劣环境下可靠地工作,应设置多种保护电路,如防浪涌冲击、过压、欠压、过载、短路、过热等保护电路。2 电磁兼容性(EMC)设计开关电源因采用脉冲宽度调制(PWM)技术,其脉冲波形呈矩形,上升沿与下降沿均包含大量的谐波成分,另外输出整流管的反向恢复也会产生电磁干扰(EMI),这是影响可靠性的不利因素,因而使电磁兼容性成为系统的重要问题。产生电磁干扰有三个必要条件:干扰源、传输介质、敏感的接收单元,EMC设计就是破坏这三个条件中的一个.对于开关电源而言.主要是抑制干扰源,干扰源集中在开关电路与输出整流电路.采用的技术包括滤波技术、布局与布线技术、屏蔽技术、接地技术、密封技术等 EMI按传播途径分为传导干扰和辐射干扰。传导噪声的频率范围很宽,从10kHz~30MHz,虽然知道产生干扰的原因,但从效率上来讲,通过控制脉冲波形的上升与下降时间来解决未必是一个好办法,解决办法之一是加装电源EMI滤波器、输出滤波器及吸收电路。电源EM1滤波器实际上是一种低通滤波器,它毫无衰减地把50Hz或400Hz交流电能传递给电子设备,却大大衰减传入的干扰信号,同时又能抑制设备本身产生的干扰信号。选择EMI滤波器是根据插入损耗的大小来选择滤波器网络结构和元器件参数,根据实际要求选择额定电压、额定电流、漏电流、绝缘电阻、温度条件等参数。电源EMI滤波器最好安装在机壳电源线进口的插座附近。抑制输出噪声的对策基本上按10kHz~150kHz、150kHz~10MHz、10MHz以上三个频段来解决 10kHz~150kHz范围内主要是常态噪声.一般采用通用LC滤波器来解决。150kHz~10MHz范围内主要是共模成分的噪声,通常采用共模抑制滤波器来解决。共模扼流圈要采用导磁率高、频率特性较佳的铁氧体磁性材料, 电感量在(1~2)mH、电容量在3300pF~4700pF之间,如果控制低频段的噪声,可以适当加大LC的取值 在10MHz以上频率段的对策是改进滤波器的外形 输出整流二极管的反向恢复也会引起电磁干扰,这种情况可以采用RC吸收电路来抑制电流的上升率.通常R在(2~20)Ω之间,C在1000pF~10nF之间,C应选用高频瓷介电容。良好的布局和布线技术也是控制噪声的一个重要手段。为减少噪声的发生和防止由噪声导致的误动作,应注意以下几点:1)尽量缩小由高频脉冲电流所包围的面积。2)缓冲电路尽量贴近开关管和输出整流二极管。3)脉冲电流流过的区域远离输入输出端子,使噪声源和出口分离。4)控制电路和功率电路分开.采用单点接地方式,大面积接地容易引起天线作用.所以建议不要采用大面积接地方式。5)必要时可以将输出滤波电感安置在地回路上。6)采用多只低ESR (等效串联电阻)的电容并联滤波。7)采用铜箔进行低感低阻配线。8)相邻印制线之间不应有过长的平行线,走线尽量避免平行,采用垂直交叉方式,线宽不要突变,也不要突然拐角。禁止环形走线。9)滤波器的输人和输出线必须分开。禁止将开关电源的输入线和输出线捆扎在一起。对于辐射干扰主要应用密封屏蔽技术,在结构上实行电磁封闭.要求外壳各部分之间具有良好的电磁接触,以保证电磁的连续性。目前为减少重量大都采用铝合金外壳,但铝合金导磁性能差,因而外壳需要镀一层镍或喷涂导电漆,内壁贴覆高导磁率的屏蔽材料。外壳永久连接处用导电胶粘牢或采用连续焊缝结构,需拆卸的可以用导电橡胶条压紧。来保证电磁连续性。导电材料要求导电性能高、有弹性、具有最小的宽厚比。3 电源设备可靠性热设计除了电应力之外,温度是影响设备可靠性最重要的因素。电源设备内部的温升将导致元器件的失效,当温度超过一定值时,失效率将呈指数规律增加,温度超过极限值时将导致元器件失效。国外统计资料表明电子元器件温度每升高2℃,可靠性下降10% :温升50℃时的寿命只有温升25℃ 时的1/6 需要在技术上采取措施限制元器件的温升,这就是热设计。热设计的原则,一是减少发热量,即选用更优的控制方式和技术,如移相控制技术、同步整流技术等,另外就是选用低功耗的器件.减少发热器件的数目,加大加粗印制线的宽度,提高电源的效率。二是加强散热,即利用传导、辐射、对流技术将热量转移,这包括采用散热器、风冷(自然对流和强迫风冷)、液冷(水、油)、热电致冷、热管等方法。强迫风冷的散热量比自然冷却大十倍以上,但是要增加风机、风机电源、联锁装置等,这不仅使设备的成本和复杂性增加,而且使系统的可靠性下降,另外还增加了噪声和振动,因而在一般情况下应尽量采用自然冷却,而不采用风冷、液冷之类的冷却方式。在元器件布局时,应将发热器件安放在下风位置或在印制板的上部,散热器采用氧化发黑工艺处理,以提高辐射率,不允许用黑漆涂覆。喷涂三防漆后会影响散热效果,需要适当加大裕量。散热器安装器件的平面要求光滑平整,一般在接触面涂上硅脂以提高导热率 变压器和电感线圈应选用较粗的导线来抑制温升。4 安全性设计对于电源而言,安全性历来被确定为最重要的性能之一,不安全的产品不但不能完成规定的功能,而且还有可能发生严重事故,造成机毁人亡的巨大损失。为保证产品具有相当高的安全性,必须进行安全性设计 电源产品安全性设计的内容主要是防止触电和烧伤。我国军用标准GJB1412规定的泄漏电流小于5mA。电源设备对地泄漏电流的大小取决于EMI滤波器电容的容量。从EMI滤波器角度出发电容器的容量越大越好.但从安全性角度出发电容器的容量越小越好,电容器的容量根据安全标准来决定。若电容器的安全性能欠佳,电网瞬态尖峰出现时可能被击穿,它的击穿虽然不危及人身安全,但会使滤波器丧失滤波功能。为了防止误触电,插头座原则上产品端(非电源端)为针,电网端(电源端)为孑L;电源设备之输入端为针,输出端为孔。为了防止烧伤.对于可能与人体接触的暴露部件(散热器、机壳等),当环境温度为25℃时,其最高温度不应超过60℃ ,面板和手动调节部分的最高温度不超过50℃。5 三防设计三防设计是指防潮设计、防盐雾设计和防霉菌设计。在设计时,对于密封有要求的元器件应采取密封措施:对于不可修复的组合装置可采用环氧树脂灌封:所用元器件、原材料的吸湿度应较小,不得使用含有棉、麻、丝等易霉制品;对密封机箱、机柜应设置防护网.以防昆虫和啮齿动物进入:直接暴露在大气中装置的外顶部不应采用凹陷结构,避免积水导致腐蚀;可以选用耐蚀材料,再通过镀、涂或化学处理使电子设备及其零部件的表面覆盖一层金属或非金属保护膜,隔离周围介质:在结构上采用密封或半密封形式来隔绝外部不利环境:对印制板及组件表面涂覆专用的三防清漆可以有效地避免导线之间的电晕、击穿,提高电源的可靠性;电感、变压器应进行浸漆、端封,以防潮气进入引发短路事故。6 结语电源设备可靠性的高低,不仅与电气设计,而且同元器件、结构、装配、工艺、加工质量等方面有关。可靠性是以设计为基础,在实际工程应用上.还应通过各种试验取得反馈数据来完善设计,进一步提高电源的可靠性。

    2021/04/24 210 发布人:凡亿教育
  • 电源设计

    【电子概念100问】第072问 什么叫做跨分割,有什么坏处?

    答:我们PCB中的信号都是阻抗线,是有参考的平面层。但是由于PCB设计过程中,电源平面的分割或者是地平面的分割,会导致平面的不完整,这样,信号走线的时候,它的参考平面就会出现从一个电源面跨接到另一个电源面,这种现象我们就叫做信号跨分割。跨分割的现象如图1-52所示。跨分割,对于低速信号,可能没有什么关系,但是在高速数字信号系统中,高速信号是以参考平面作为返回路径,就是回流路径。当参考平面不完整的时候,会出现如下影响:Ø 会导致走线的的阻抗不连续;Ø 容易使信号之间发生串扰;Ø 会引发信号之间的反射;Ø 增大电流的环路面积、加大环路电感,使输出的波形容易振荡;Ø 增加向空间的辐射干扰,同时容易受到空间磁场的影响;Ø 加大与板上的其它电路产生磁场耦合的可能性;Ø 环路电感上的高频压降构成共模辐射源,并通过外接电缆产生共模辐射。 图1-52 跨分割现象示意图

    2021/01/08 400 发布人:凡亿教育
  • 电源设计

    张飞实战电子30天精通反激开关电源设计课程

    张飞实战电子30天精通反激开关电源设计1、反激开关电源的原理讲解2、保险丝选型计算3、NTC热敏选型计算4、亚敏电阻选型计算5、EMI电路(X、Y电容,共模电感)选型6、放电电阻计算7、整流桥选型计算8、输入电解电容选型计算9、变压器计算10、RCD钳位电路选型计算11、开关MOS管选型12、限流电阻的选型计算13、芯片内部及外围电路的计算14、过压过流保护电路分析及计算15、斜坡补偿的详细讲解16、输出整流管的选型17、输出电解电容的选型计算18、假负载的计算19、反馈电路(PCB17+TL431相关电路的参数计算)不包含环路补偿理论20、硬件PID调控的简单理解21、反激变压器AP法的详解理解22、EMI的简单理解23、反激开关电源的Layout24、MOS管的开关损耗导通损耗与驱动损耗的计算25、线上调试具体课程详情请咨询助教

    2020/12/19 1721 发布人:凡亿教育
  • 电源设计

    张飞电子半桥串联谐振软开关LLC电源设计课程

    电源行业及工程师的目前现状开关电源是一切电子电器设备的心脏,哪里有电器哪里就有“开关电源”,在硬件行业中有着非常重要的地位。在研制高效开关电源,小功率一般用准谐振,中功率用半桥LLC,大功率用全桥LLC或移相全桥。不难看出LLC谐振是电源技术的超级明星,是电源工程师们必须掌握的技能之一,然而此技术仍然只掌握在少数电源工程师手上,是很多工程师心中难以跨越的神山,一次次的接近又一次次的失败,最终从入门到放弃。 掌握LLC谐振技术真的有那么难吗?由于:1、LLC谐振技术的学习渠道和资料相当有限2、市场没有完整教学书籍、视频教程3、互联网学习资源也有限 导致,LLC谐振是目前很多电源工程师目前的瓶颈。为了帮助工程师们解决以上学习LLC谐振技术困难,电子发烧友学院与张飞老师历时规划3个月,联合倾心打造《60+小时深度讲解半桥串联谐振软开关LLC开关电源设计》视频教程,希望这套课程能帮助您突破技术瓶颈。本次LLC开关电源设计课程优势近10年LLC谐振技术在电源工程师圈中一直是焦点从未被丢弃。也是很多工程师的一个瓶颈心中的一个痛,渴望掌握LLC谐振技术而得不到一套系统的学习教程。本套课程将会彻底把LLC谐振技术讲透了,整个视频教程是基于一个完整的LLC电源项目来讲解的,从基础知识回顾到原理一步步解析到实际设计一个LLC开关电源,让你无死角吃透半桥LLC开关电源。这次课程能帮到大家什么?1、系统讲解:半桥串联谐振软开关课程2、深入剖析:LLC电源谐振腔元器件的计算与推导3、深度讲解:如何利用mathcad现场编写半桥LLC计算4、实战分享:全方位讲解半桥LLC谐振电源电路调试5、完全掌握LLC的理论分析及推导计算:  * 三角函数、微积分、容抗感抗、虚数、方波傅立叶级数的推导  * LLC的稳压原理、基波等效分析法、各个工作模态的分析  * 增益公式推导及增益曲线分析、阻抗公式推导及阻抗曲线分析  * 谐振腔各点电压电流函数推导、芯片选型及datasheet等等6、从实践上设计出属于自己的半桥LLC谐振开关电源:  * 半桥LLC原理图的设计、相关参数的计算、  * mathcad编辑计算书、Pcb Layout的设计、实际电源的调试与测试等等。最终帮助大家能够理论与实践相结合,完全掌握LLC的核心思想,有能力设计出属于自己的半桥LLC电源。课程详情请联系助教咨询。

    2020/12/16 1426 发布人:凡亿教育
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    DC/DC电源调制方式

    DCDC电源属于斩波类型,即按照一定的调制方式,不断地导通和关断高速开关(由MOSFET构成),通过控制开关通断的占空比例,可以实现直流电源电平的转换。DCDC电源的调制方式有三种:PWM方式、PFM方式、PWM与PFM的混合方式。其中,PWM是最为常见的调制方式。PWM指脉冲宽度调制( Pulse Width Modulation),PFM指脉冲频率调制(PuleFrequency Modulation).PWM采用恒定的开关频率,通过调节脉冲宽度(占空比)的方法来实现稳定电源电压的输出。在PWM调制方式下,开关频率恒定,每隔一段时间(开关周期 TCYCLE),开关都会有一段时间(Ton)处于导通,即不存在长时间被关断的可能性,因此具有以下优点:噪声低、效率高,对负载的变化响应速度快,且支持连续供电的工作模式,但同样基于PWM的这种工作方式,使得其在轻负载时效率较差,工作不稳定,因此在轻负载时,设计上需提供假负载。PFM则通过调节开关频率以实现稳定的电源电压的输出。与PWM的持续工作方式不同,PFM工作时,在输出电源电压超过设置电压后,其输出将被关断,直至输出电源电压跌落到低于设置电压后,才重新开始工作。基于这种工作方式,PFM的功耗相对较低,在轻负载时,其效率之高尤为显著,且轻载时无需外部提供假负载,但在PFM调制方式下,输出端对负载变化的响应相对较慢,且输出电压的噪声和纹波相对较大,同时,由于无法提供限流功能以致其不适合工作于连续供电方式。为了充分发挥PWM和PFM各自的优势,目前市场上某些DCDC电源芯片可工作于PWM/PFM混合调制模式,在轻负载时采用PFM模式,而在重负载时切换到PWM模式,以便降低功耗,提高电源工作效率。当然,目前市场上的主流芯片仍基于PWM调制模式。

    2020/11/19 967 发布人:凡亿教育
  • 电源设计

    DCDC电源电路中 MOSFET的应用要点

    MOSFET是DCDC电源电路中最关键的器件之一, MOSFET的正确选型在很大程度上决定了电源电路是否能正常工作。MOSFET和三极管都可作为开关器件,首先简要地对比这两种器件的特性。(1) 三极管器件属于双极型流控器件,为获得大的集电极电流,相应地需注入大的基极电流,且三极管的响应速度在很大程度上受到其内部少数载流子(少子)的影响。而MOSFET属于单极型压控器件,工作时,在栅极上消耗的电流极小,且其工作原理只涉及多数载流子(多子),不受少子的影响,因此其响应速度和功率效率都远高于三极管。(2) 在大输出电流的场合,往往需要将多个开关管并联使用。在应用中,由于三极管的导通电阻具有负的温度系数,不利于均流,而 MOSFET的导通电阻具有正温度系数,当多个 MOSFET并联使用时,通流较多的 MOSFET上功耗较大,温度上升,导致其导通电阻相应地增大,而导通电阻的增大,又可促使电流分配到其他导通电阻相对较小的 MOSFET上,从而自动地实现了均流。因此, MOSFET比三极管更易于实现并联应用。(3) 由以上比较可以看出, MOSFET更适合作为DCDC电源电路的开关器件。在电源电路中,常用的 MOSFET是功率 MOSFET。

    2020/11/17 541 发布人:凡亿教育
  • 电源设计

    DCDC电源与LDO电源的比较

    DC/DC电源指直流变换为直流的电源,从这个定义看,LDO也应归属于DC/DC电源,但一般只将直流变换到直流,且这种转换是由开关方式而实现的电源称为DC/DC电源对于LDO的优点是低噪声低纹波、应用简单、成本低、输入/输出几乎无延时,而缺点是功耗大、效率低、只能用做降压变换、只支持小电流的输出(受散热条件的限制,LDO最大功耗不能超过3W)、无法实现输入/输出的隔离。LDO的这种特性与其内部的晶体管(或 MOSFET)工作于线性区有关。DCDC则基本克服了LDO所具有的缺点,DCDC电源的 MOSFET工作于开关状态,通过控制 MOSFET导通和截止的时间比率,可实现对输出电压值的配置。与LDO相比,DCDC的优点是功耗低、效率高,支持升压、降压、反相等变换,且支持大电流的输出,并能支持输入输出端的隔离,而缺点是纹波较大、电路设计复杂、成本相对较高、输入输出存在较大延时。在高速电路设计中,由于器件集成度越来越高、运行速度越来越快,因此对电源提出了更高的要求:支持大电流输出、纹波小、功耗低。相对LDO,DCDC电源无疑是最佳的选择。

    2020/11/13 477 发布人:凡亿教育
  • 电源设计

    开关电源esd测试教程

    1. 开关电源的几种保护OCP, OLP, OVP, OTP, ESD,UVLO分别是什么意逐周期电流限制保护(OCP),限制最大输出电流;过载保护(OLP),限制最大输出功率;VDD过压保护(OVP),限制最高输入电压;温度保护(OTP),限制工作时的最高温升;ESD静电保护,即静电释放,避免由于静电引起芯片或者电子元件损坏;以及低压关闭(UVLO),欠压锁定,限制最低入输入电压。过压保护开关和过载保护开关有什么区别?1、负载如果是阻性负载,当电源有故障,负载上的电压有可能大幅上升,而电流的上升值不一定能超过过流保护值。此种情况宜用过压保护,例如工作在50V,可将电压保护值调至55V,如果电源故障只要电压升至55V时,电源会自动切断电压输出。2、过压保护值在面板上有一只电位器,可以人工设定。而过流保护值是不能人工设定的,机内巳经定死,一般为额定电流的倍。过压保护会立即快速启动,过流保护则有一秒左右的延时。3、过压、过流保护是针对机内故障的,因此既然发生,电源就不能自动恢复,必须关机后重新开机。2. 芯片的ESD实验怎么做根据你的客户要求,或者应用场所确定测试标准,目前比较常用的标准有JEDEC、MIL、ESDA、GJB、AIE等标准,一般前两种最为常用。这些标准差异不大,重要的是首先要确定分组,就是区分每组电源、地、IO,所有连接在一起的电源(或地),或者等效电阻小于2欧姆的电阻可以认为是同一组1。电源、地测试:把所有的PAD分别对每组电源、地ZAP,脉冲包括正、负,不同标准有不同要求,间隔100ms-1s,MIL和GJB要求3次,其他标准要求一次2。IO-IO测试:每一个IO对其他所有的IO(短接在一起)ZAP,脉冲包括正、负,间隔100ms-1s,MIL和GJB要求3次,其他标准要求一次当然标准是个指导,具体的测试要考虑客户的要求简单的说就是这样了,当然多电源域、多管脚的芯片以及模拟电路还有一些细节需要处理的3. 开关电源在干簧传感器中,关键的元件是簧片开关,它是由Western Electric公司在1940年发明的。其它主要元件是开或关的弹性簧片及磁铁或电磁铁。经过60年,干簧管开发得到了一些改进,使得更可靠,在改进质的同时又降低了成本。由于这些引人注目的改进,干簧管开关在某些要求质量、可靠性及安全至上的苛刻应用中已成为设计的选择。干簧管传感器的质量及可靠性最引人注目的应用是用于自动测试设备(ATE)。在这种设备中技术是一流的,干簧开关被用于干簧继电器,它应用于IC、ASIC、硅片的测试设备中及印制测试设备中,作为开关。在这些应用中,一个测试系统中干簧管继电器就可能达2万个。一个继电器的故障率制定为50ppm,因此为满足这个要求,干簧继电器的质量水平要比50ppm的要求好得多。至今,还没有听到过一个机电器件有这样的质量水平。相似地,它同样也适用于一些半导体器件。一旦除了初始工作的质量测试以外,干簧继电器需要在它的寿命内很好地执行工作。在这一点上它们已证实了胜过所有其它开关器件。这是因为在很多情况下,ATE一天工作24小时,一周工作7天,它所占的费用是最主要的。因此干簧管继电器的工作寿命需要上百万次。另一个有利于干簧管继电器的例子是它用作气囊传感器,在这个系统中它通过了在严酷的安全应用中的时间测试。干簧管传感器是广泛地用于很多要求高的汽车安全设备(例如敏感刹车液的高度),在很多医疗仪器上的应用,这包括烧灼设备、起博器等医疗电子设备等。在这些设备上,干簧管继电器隔离了小的漏电流。干簧管传感器与霍尔效应传感器的比较在干簧管和霍尔效应两种传感器的技术上,其尺寸都在缩小。然而,当干簧管传感器与霍尔效应传感器相比较时(见附表),可以看到干簧管的一些优点:1、霍尔效应器件一般价格低,但需要加上昂贵的电源电路供电,其输出信号也是那么低,通过也要加放大电路。可以认为其最后结果是霍尔效应传感器比干簧管传感器更贵。2、干簧管开关从输入到输出有优良的绝缘及开关的绝缘电阻达1015。其结果是漏电流为10-15A的水平。另一方面,霍尔效应器件有亚微安的漏电流水平。在医疗电子设备中插入人体的探针或起博器,对这些设备要求不能有任何漏电流接近心脏,这一点是十分重要的,微安或亚微安电流能改变心脏关键的电的能动性。3、干簧传感器是密封的,因此它能几乎工作于任何环境(如对湿度无影响)。4、干簧开关的触头在导通时有极低的导通电阻,典型值低到50m,而霍尔效应传感器可能有上百欧姆。5、干簧传感器能直接开关信号范围从几纳伏到千伏,电流从飞安到安,频率从直流到6GHz。霍尔效应器件输出范围是很受限制。6、干簧传感器提供磁灵敏度有一个较大的范围。7、干簧传感器对ESD是不敏感的,而ESD常可能损坏霍尔效应传感器。8、干簧管传感器能经受很高的电压(最小的额定值是1000V)。霍尔效应器件需外部电路其额定值到100V。9、干簧管传感器能经受3英尺跌落的典型试验,该跌落试验与霍尔效应传感器是相似的。10、因为干簧管传感器无磨损元件,低级负载(在10mA时低于5V及更低)工作可达百万次。这相当于半导体微细加工器件的数字。11、干簧管传感器以温度环境没有影响,典型的工作温度范围从-50。C到+150。C,无特别附加条件、限制或费用。霍尔效应传感器工作温度范围有限制。干簧管产品有很多很好的应用。某些干簧管继电器工厂在设计苛刻应用上极好,在质量、可靠性及安全性上是一流的。4. 开关电源输入端保险丝的破坏性试验安规里是如何做的国内使用的保险丝大多数为欧规的,也有部分使用美规的,不同规范(标准)对保险丝的熔断要求不一样。美规的与欧规相比,同样电流下美规保险丝熔断时间相对短些。 保险丝的破坏性试验,主要有两类,一类是熔断特性实验,还有一类叫分段能力试验。熔断特性试验,主要检测保险丝在标准规定的几个“测试点”的熔断时间是否符合要求。 分断能力实验,主要检测保险丝在遇到高压大电流冲击时的安全性,一般来说,此时保险丝不应该持续拉弧放电,不应该破裂而造成周围零件损坏或产生火灾。(欧规保险丝又分为低分断能力与高分断能力两种。) 关于开关电源安规的相关资料如下: 一. 安规申请 1.为什么要申请安规认证? 许多国家都要求出口到其国家的特定产品应通过安全认证且印有相应的安全标记,如欧洲的CE Mark认证,中国从2002年5月1日起强制实行的3C认证等。另外,欧洲国家的许多消费者认为仅仅只有CE Mark是不够的(因为厂商可以自我宣称CE Mark),还必须有一个标记如TUVGS、NEMKO等,以确认此产品已经公认的认证机构认证过。可以看出,申请安规认证是进入上述市场所必须的。另外,认证分强制型认证和非强制型认证。强制型认证有CE、3C、PSE(日本)等,非强制型认证有TUVGS、UL等,非强制型认证没有强制的认证要求,但出于保障消费者的信心等原因而申请此认证。2.安规申请步骤 安规申请可分为以下三个步骤: (1)申请前: 确认产品需要哪种认证、适用哪种安规标准; 研究相应的安规标准并通过相应的测试和评估来确保产品能够符合此标准; 联系信用、声誉佳的安规测试机构或实验室; 从安规测试机构或实验室取得申请表和报价单,商讨认证费用和其它认证事宜; 准备充足的测试样品、材料和充分的文件; (2)申请中: 提交申请表、初期费用、测试样品、材料及文件,开始认证程序; 监测认证进程,出现较小的问题时和测试机构讨论、协商解决; 出现较大的问题后,需要修改结构或设计时,应立即修改,且相应的文件和测试样品也应立即提交。 测试通过后,安规机构首次工厂检查; 交清所余申请费用,取得测试报告和证书,检查,存档; (3)申请后: 在产品上打上该认证标记; 安规机构每年不定期工厂检查; 当设计有改动时,不管是小改动还是大改动,均须通知安规测试机构并得到其认可,当有大改动时,安规机构会可能要求补做测试。3.安规申请需准备的文件有: 公司与产品的说明文件及产品说明书(如果有); 简单的性能测试文件与产品规格书; 重要的元器件与材料的认证书; 元器件清单(编号、规格、供应商、UL认证文件) 原理图、PCB板图(插件图、焊盘图、走线图); 火牛与线圈的结构图; 外壳外观图(如果有),铭牌图(标签图); 4.安规申请需准备的材料有: 开关电源的认证申请需准备的材料有: 8-12个完整的样品; 易损坏的元器件(如保险丝、整流二极管、开关管等)若干(可能); 浸漆的火牛二个、未浸漆的火牛二个、空白PCB板一张、铭牌图样一张; 输入、输出端子,输入、输出线各二套; 插头和外壳(塑胶)所用绝缘材料一小块; 注:不同的认证机构所需的文件和材料会有所差异。 5.有哪些元器件需要安规证书? 对于开关电源产品,一般来说,有下列元器件需要安规证书,它们同时也是安全关键性元器件。塑胶外壳、铭牌; PCB板、保险丝; 压敏电阻、放电管; 电感、变压器(包括bobbin、绝缘线、胶纸、挡墙等); 光耦、X电容、Y电容; 插座、线材; 硅胶、热缩管、套管、PVC片; 风扇、继电器、开关、温度开关 注:对于具体机型和所用的场合,关键元器件的判定有所不同。 6.如何判定关键性元器件? 原则上涉及安全的元器件都是关键性元器件,从开关电源的角度来说,例如Bulk电容、开关管等。可以从隔离、防火方面来判定,如隔离用的变压器、Y电容、光耦等,各种应防火的塑胶件、电感等。 附检测标准: 1、漏电流检测(不超过毫安)。2、耐压和绝缘阻抗测试(耐压测试绝缘阻抗在DC500V下绝缘阻抗不等小于10MΩ)。 3、接地电阻测试(施加25A恒流,连接在保护接地端子或接地触点和必需被接地的零件之间的阻抗不大于Ω)。4、潮态测试/48小时。 5、ESD静电检测(接触放电4KV,空气放电8KV)。

    2020/11/05 1096 发布人:凡亿教育
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