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開關(guān)電源模塊
閱讀�3953時間�2017-08-18 09:23:44

    開關(guān)電源模塊是將開關(guān)電源上的分立元器件�(jìn)行模塊化封裝,從而形成體積更�、功率密度更高的模塊電源 。其�(nèi)部電路也是開�(guān)電源。DC/DC變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓,也稱為直流斬�� 斬波器的工作方式有兩�,一是脈寬調(diào)制方式Ts不變,改變ton(通用),二是頻率�(diào)制方�,ton不變,改變Ts(易�(chǎn)生干擾)�

�(chǎn)品簡�

    開關(guān)電源可分為AC/DC和DC/DC兩大�,DC/DC變換器現(xiàn)已實(shí)�(xiàn)模塊�,且�(shè)計技�(shù)及生�(chǎn)工藝在國�(nèi)外均已成熟和�(biāo)�(zhǔn)�,并已得到用戶的�(rèn)�,但AC/DC的模塊化,因其自身的特性使得在模塊化的�(jìn)程中,遇到較為復(fù)雜的技�(shù)和工藝制造問��

直流斬波

    DC/DC變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電�,也稱為直流斬波� 斬波器的工作方式有兩�,一是脈寬調(diào)制方式Ts不變,改變ton(通用),二是頻率�(diào)制方�,ton不變,改變Ts(易�(chǎn)生干擾)。其具體的電路由以下幾類�

    �1� Buck電路――降壓斬波器,其輸出平均電壓Uo小于輸入電壓Ui,極性相��

    �2� Boost電路――升壓斬波器,其輸出平均電壓Uo大于輸入電壓Ui,極性相��

    �3� Buck-Boost電路――降壓或升壓斬波器,其輸出平均電壓Uo大于或小于輸入電壓Ui,極性相�,電感傳��

    �4� Cuk電路――降壓或升壓斬波�,其輸出平均電壓Uo 大于或小于輸入電壓UI,極性相�,電容傳��

    �(dāng)今軟開關(guān)技�(shù)使得DC/DC�(fā)生了�(zhì)的飛�� 美國VICOR公司�(shè)計制造的多種ECI軟開�(guān)DC/DC變換器,� 輸出功率�300W�600W�800W�,相�(yīng)的功率密度為�6�2�10�17)W/cm3,效率為�80-90�%� 日本NemicLambda公司推出的一種采用軟開關(guān)技�(shù)� 高頻開關(guān)電源模塊RM系列,其開關(guān)頻率為(200~300)kHz,功率密度已�(dá)�27 W/cm3,采用同步整流器(MOS-FET代替 肖特基二極管),是整個電路效率提高到90%�

AC/DC/

    AC/DC變換是將交流變換為直流,其功率流向可以是雙向�,功率流由電源流向負(fù)載的稱為“整流�,功率流由負(fù)載返回電源的稱為“有源逆變�。AC/DC變換器輸入為50/60Hz的交流電,因必須�(jīng)整流、濾�,因此體積相對較大的濾波電容器是必不可少的,同時因遇到安全標(biāo)�(zhǔn)(如UL、CCEE等)及EMC指令的限制(如IEC、FCC、CSA�,交流輸入側(cè)必須加EMC濾波及使用符合安全標(biāo)�(zhǔn)的元�,這樣就限制AC/DC電源體積的小型化,另�,由于內(nèi)部的高頻、高�、大電流開關(guān)動作,使得解決EMC電磁兼容問題難度加大,也就對�(nèi)部高密度安裝電路�(shè)計提出了很高的要�,由于同樣的原因,高電壓、大電流開關(guān)使得電源工作消耗增�,限制了AC/DC變換器模塊化的�(jìn)�,因此必須采� 電源系統(tǒng)�(yōu)化設(shè)計方法才能使其工作效率達(dá)到一定的滿意程度�

    AC/DC變換按電路的接線方式可分�,半波電�、全波電�。按電源相數(shù)可分�,單�(xiàng)、三�、多�。按電路工作象限又可分為一象限、二象限、三象限、四象限�

�(yōu)�(diǎn)/

    �(shè)計簡�。只需一個電源模�,配上少量分立元件,即可獲得電源�

    縮短開發(fā)周期。模塊電源一般備有多種輸�、輸出選�。用戶也可以重復(fù)迭加或交叉迭�,構(gòu)成積木式組合電源,實(shí)�(xiàn)多路輸入、輸�,大大削減了樣機(jī)開發(fā)時間�

    變更靈活。產(chǎn)品設(shè)計如需更改,只需�(zhuǎn)換或并聯(lián)另一合適電源模塊即可�

    技�(shù)要求�。模塊電源一般配備標(biāo)�(zhǔn)化前�、高集成電源模塊和其他元件,因此令電源設(shè)計更簡單�

    模塊電源外殼有集熱沉、散熱器和外殼三位一體的�(jié)�(gòu)形式,實(shí)�(xiàn)了模塊電源的傳導(dǎo)冷卻方式,使電源的溫度值趨近于最小�。同時,又賦予了模塊電源金玉其表的包��

    �(zhì)�(yōu)可靠。模塊電源一般均采用全自動化生產(chǎn),并配以高科技生產(chǎn)技�(shù),因此品�(zhì)�(wěn)�、可靠�

    用途廣泛:模塊電源可廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)車艦�、軍工兵器、發(fā)電配�、郵電通信、冶金礦�、自動控�、家用電�、儀器儀表和科研�(shí)�(yàn)等社會生�(chǎn)和生活的各個領(lǐng)�,尤其是在高可靠和高技�(shù)�(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的重要作��

作用/

    輸出電壓�(diào)節(jié)

    對有TRIM或ADJ(可調(diào)節(jié))輸出引腳的模塊電源產(chǎn)品,可通過電阻或電位器對輸出電壓�(jìn)行一定范圍內(nèi)的調(diào)節(jié),一般調(diào)節(jié)范圍為�10%�

    對TRIM輸出引腳,將電位器的中心與TRIM相�,在所�+S、-S管腳的模塊中,其他兩端分別接+S、-S。沒�+S、-S�,將兩端分別接到相應(yīng)主路的輸出正�(fù)�(+S�+Vin,-S接-Vin),然后調(diào)節(jié)電位器即可。電位器的阻值一般選�5�10kΩ比較合適�

    對ADJ輸出引腳,分為輸入邊�(diào)節(jié)與輸出邊節(jié)。輸出邊�(diào)節(jié)與TRIM引腳的調(diào)節(jié)方式一樣。輸入邊�(diào)節(jié)只能上調(diào)輸出電壓,此時將電位器的其中一端與中心相接,另一端接輸入端的��

    輸入保護(hù)電路

    一般模塊電源產(chǎn)品都有內(nèi)置濾波器,能滿足一般電源應(yīng)用的要求。如果需要更高要求的電源系統(tǒng),應(yīng)增加輸入濾波�(wǎng)�(luò)??梢圆捎肔C或π型網(wǎng)�(luò),但�(yīng)注意盡量選擇較小的電感和較大的電��

    為了防止輸入電源瞬態(tài)高壓損壞模塊電源,建議用戶在輸入端接瞬態(tài)吸收二極管并配合保險絲使用,以確保模塊在安全的輸入電壓范圍之�(nèi)。為了降低共模噪�,可以增加Y(Cy)電容,一般選擇幾nf高頻電容。R為保險絲,D1為保�(hù)二極�,D2為瞬�(tài)吸收二極�(P6KE系列)�

    遙控�/�(guān)電路

    模塊電源的遙控開�(guān)操作,是通過REM端�(jìn)行的。一般控制方式有兩種�

    (1)REM與-VIN(參考地)相連,遙控�(guān)�,要求VREF<0.4V。REM懸空或與+VIN相連,模塊工作,要求VREM>1V�

    (2)REM與VIN相�,遙控關(guān)�,要求VREM<0.4V。REM�+VIN相�,模塊工�,要求VREM>1V。REM懸空,遙控關(guān)�,即所謂“懸空關(guān)斷�(-R)�

    如果控制要與輸入端隔離,則可以使用光電耦合器作為傳遞控制信��

    模塊組合

    (1)并聯(lián)�(kuò)�。將相同模塊輸出端并�(lián),可使輸出能力增�(qiáng),但并聯(lián)模塊的輸出電壓要�(diào)整得比較一致,以保證相對均�,同時避免不必要的振�。對有較大電流輸出的模塊,還可以仔細(xì)�(shè)計引線電�,以�(dá)到均流效�。用這種方法并聯(lián)的模�,不宜超�2�。同時,如果其中一塊模塊輸出有故障,整個系�(tǒng)都將不能正常工作。并�(lián)�(kuò)容連接電路RL為負(fù)載�

    (2)冗余熱備份并�(lián)。將相同的模塊輸出端通過二極管后并聯(lián)可使輸出能力增強(qiáng),以提高電源系統(tǒng)的可靠�。原則上如果配合相應(yīng)輸出報警電路,將模塊放在可以拆卸的母線上,這樣,出�(xiàn)故障的模塊可以及時更�。用這種方法并聯(lián)的模塊,沒有量限�。D一般為肖特基二極管�

    (3)串聯(lián)�(kuò)�。將相同模塊輸出端串�(lián),可使輸出電壓倍增,功率也相應(yīng)增加,而串�(lián)輸出端須接二極管以�(jìn)行保�(hù)�

    鈴流備份

    鈴流�(fā)生器主要用于電話局交換�(jī)給電話用戶提供振�,一般是在偏置狀�(tài)下使�。偏置可分為正偏置和�(fù)偏置。為了提高鈴流系�(tǒng)的可靠�,需要對鈴流�(jìn)行備份�

    �(yīng)用領(lǐng)�

    開關(guān)電源模塊�(yīng)用在幾大方面

    1.電力,主要有集成器和電表以及智能電表

    2.工控� 工業(yè)控制�(lǐng)�

    3.�(yī)療,�(yī)療設(shè)�,主要有�(hù)胎儀,監(jiān)�(hù)儀等等

    4.軍工,軍工業(yè)是應(yīng)用很廣泛的一個方�。軍用設(shè)備里�

EMI抑制/

    1MHZ以內(nèi),以差模干擾為主�

    ①增大X電容量;

    ②添加差模電��

    ③小功率電源可采� PI 型濾波器處理(建議靠近變壓器的電解電容可選用較大些)�

    1MHZ-5MHZ,差模共?;旌?,采用輸入端并聯(lián)一系列 X 電容來濾除差摸干擾并分析出是哪種干擾超標(biāo)并以解決�

    ①對于差模干擾超�(biāo)可調(diào)� X 電容�,添加差模電感器,�(diào)差模電感��

    ②對于共模干擾超�(biāo)可添加共模電�,選用合理的電感量來抑��

    ③也可改變整流二極管特性來處理一對快速二極管� FR107 一對普通整流二極管1N4007�

    5M以上,以共摸干擾為主,采用抑制共摸的方法�

    對于外殼接地�,在地線上用一個磁�(huán)串繞 2-3 圈會� 10MHZ 以上干擾有較大的衰減作用; 可選擇緊貼變壓器的鐵芯粘銅箔, 銅箔閉環(huán). 處理后端輸出整流管的吸收電路和初級大電路并聯(lián)電容的大��

    20-30MHZ�

    ①對于一類產(chǎn)品可以采用調(diào)整對地Y2 電容量或改變Y2 電容位置�

    ②調(diào)整一二次�(cè)間的Y1 電容位置及參�(shù)��

    ③在變壓器外面包銅箔;變壓器最里層加屏蔽層;調(diào)整變壓器的各繞組的排布�

    ④改變PCB LAYOUT�

    ⑤輸出線前面接一個雙線并繞的小共模電��

    ⑥在輸出整流管兩端并�(lián)RC濾波器且�(diào)整合理的參數(shù)�

    ⑦在變壓器與MOSFET之間加BEAD CORE�

    ⑧在變壓器的輸入電壓腳加一個小電容�

    ⑨可以用增大MOS�(qū)動電�.

    30-50MHZ,普遍是MOS管高速開通關(guān)斷引起�

    ①可以用增大MOS�(qū)動電��

    ②RCD緩沖電路采用1N4007 慢管�

    ③VCC供電電壓�1N4007 慢管來解決;

    ④或者輸出線前端串接一個雙線并繞的小共模電��

    ⑤在MOSFET的D-S腳并�(lián)一個小吸收電路�

    ⑥在變壓器與MOSFET之間加BEAD CORE�

    ⑦在變壓器的輸入電壓腳加一個小電容�

    ⑧PCB心LAYOUT 時大電解電容,變壓器,MOS�(gòu)成的電路�(huán)盡可能的??�

    ⑨變壓器,輸出二極管,輸出平波電解電容構(gòu)成的電路�(huán)盡可能的��

    50-100MHZ,普遍是輸出整流管反向恢�(fù)電流引起�

    ①可以在整流管上串磁珠;

    ②調(diào)整輸出整流管的吸收電路參�(shù)�

    ③可改變一二次�(cè)跨接Y電容支路的阻�,如PIN腳處加BEAD CORE或串接適�(dāng)?shù)碾娮�?/FONT>

    ④也可改變MOSFET,輸出整流二極管的本體向空間的輻射(如鐵夾卡MOSFET; 鐵夾卡DIODE,改變散熱器的接地點(diǎn)��

    ⑤增加屏蔽銅箔抑制向空間輻射�

    200MHZ以上,開�(guān)電源已基本輻射量很小,一般可過EMI�(biāo)�(zhǔn)�

    �(bǔ)充說�:

    開關(guān)電源高頻變壓器初次間一般是屏蔽層的,以上未加綴�。開�(guān)電源是高頻產(chǎn)品,PCB的元器件布局對EMI,請密切注意此�(diǎn)�

    開關(guān)電源若有�(jī)械外殼,外殼的結(jié)�(gòu)對輻射有很大的影�,請密切注意此點(diǎn)。主開關(guān)�、主二極管不同的生產(chǎn)廠家參數(shù)有一定的差異,對 EMC 有一定的影響,請密切注意此點(diǎn)

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