资深工程师:64个开关电源设计必须掌握的技巧(一)

1. 变压器图纸、PCB、原理图这三者的变压器飞线位号需一致。

理由:安规认证要求

这是很多工程师在申请安规认证提交资料时会犯的一个毛病。

2.X电容的泄放电阻需放两组。

理由:UL62368、CCC认证要求断开一组电阻再测试X电容的残留电压

很多新手会犯的一个错误,修正的办法只能重新改PCB Layout,浪费自己和采购打样的时间。

3.变压器飞线的PCB孔径需考虑到最大飞线直径,必要是预留两组一大一小的PCB孔。

理由:避免组装困难或过炉空焊问题

因为安规申请认证通常会有一个系列,比如说24W申请一个系列,其中包含4.2V-36V电压段,输出低压4.2V大电流和高压36V小电流的飞线线径是不一样的。

多根飞线直径计算参考如下表格:

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4.输出的DC线材的PCB孔径需考虑到最大线材直径。

理由:避免组装困难

因为你的PCB可能会用在不同电流段上,比如5V/8A,和20V/2A,两者使用的线材是不一样的

参考如下表格:

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5.电路调试,OCP限流电阻多个并联的阻值要设计成一样。

理由:阻值越大的那颗电阻承受的功率越大

6.电路设计,散热片引脚的孔做成长方形椭圆形(经验值:2*1mm)。

理由:避免组装困难

椭圆形的孔方便散热器有个移动的空间,这对组装和过炉是非常有利的。

7.电路调试,异常测试时,输出电压或OVP设计要小于60Vac(Vpk)/42.4Vdc(Vrms)。

理由:安规要求

这个新手比较容易忽略,所以申请认证的产品一定要做OVP测试,抓输出瞬间波形。

8.电路设计,电解电容的防爆孔距离大于2mm,卧式弯脚留1.5mm。

理由:品质提升

一般正规公司都有这个要求,防爆孔的问题日本比较重视,特殊情况除外。

9.电路调试,输出有LC滤波的电路需要老化确认纹波,如果纹波异常请调整环路。

理由:验证产品稳定性

这个很重要,我之前经常碰到这个问题,产线老化后测试纹波会变高,现象是环路震荡。

10.电路调试,二极管并联时,应该测试一颗二极管故障开路时, 产生的异常(包括TO-220 里的两颗二极管)。

理由:品质提升

小公司一般都不会做这个动作的,一款优秀的产品是要经得起任何考验的。

11.电路设计,如果PCB空间充裕,请设计成通杀所有安规标准。

理由:减少PCB修改次数。

如果你某一产品是符合UL60335标准,哪天客户希望满足UL1310,这时你又得改PCB Layout拿去安规报备了,如果你画的板符合各类标准,后面的工作会轻松很多。

12.电路设计,关于ESD请设计成接触±8KV/空气±15KV标准。

理由:减少后续整改次数。

像飞利浦这样的客户都要求ESD非常严的,听说富士康的还需要达到±20KV,哪天有这种客户要求,你又得忙一段时间了。

13.电路设计,设计变压器时,VCC电压在轻载电压要大于IC的欠压关断电压值。

判断空载VCC电压需大于芯片关断电压的5V左右,同时确认满载时不能大于芯片过压保护值

14.电路设计,设计共用变压器需考虑到使用最大输出电压时的VCC电压,低温时VCC有稍微NOSIE会碰触OVP动作。

如果你的产品9V-15V是共用一个变压器,请确认VCC电压,和功率管耐压

15.电路调试,Rcs与Ccs值不能过大,否则会造成VDS超过最大耐压炸机。

LEB前沿消隐时间设短了,比尖峰脉冲的时间还短,那就没有效果了还是会误判;如果设长了,真正的过流来了起不到保护的作用。

Rcs与Ccs的RC值不可超过1NS的Delay,否则输出短路时,Vds会比满载时还高,超过MOSFET最大耐压就可能造成炸机。

经验值1nS的Delay约等于1K对100PF,也等于100R对102PF

16.画小板时,在小板引脚的90度拐角处增加一个圆形钻孔。

理由:方便组装

如图:

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实物如图:

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实际组装如图:

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这样做可以使小板与PCB大板之间紧密贴合,不会有浮高现象

17.电路设计,肖特基的散热片可以接到输出正极线路,这样铁封的肖特基就不用绝缘垫和绝缘粒。

18.电路调试,15W以上功率的RCD吸收不要用1N4007,因为1N4007速度慢300uS,压降也大1.3V,老化过程中温度很高,容易失效造成炸机。

19.电路调试,输出滤波电容的耐压致少需符合1.2倍余量,避勉量产有损坏现象。

之前是犯了这个很低级的错误,14.5V输出用16V耐压电容,量产有1%的电容失效不良。

20.电路设计,大电容或其它电容做成卧式时,底部如有跳线需放在负极电位,这样跳线可以不用穿套管。

这个可以节省成本。

21.整流桥堆、二极管或肖特基,晶元大小元件承认书或在BOM表要有描述,如67mil。

理由:管控供应商送货一致性,避免供应商偷工减料,影响产品效率

另人烦脑的就是供应商做手脚,导致一整批试产的产品过不了六级能效,原因就是肖特基内部晶元用小导致。

22.电路设计,Snubber 电容,因为有异音问题,优先使用Mylar电容 。

处理异音的方法之一

23.浸漆的TDK RF电感与未浸漆的鼓状差模电感,浸漆磁芯产生的噪音要小12dB

处理异音的方法之二

224.变压器生产时真空浸漆,可以使其工作在较低的磁通密度,使用环氧树脂黑胶填充三个中柱上的缝隙

处理异音的方法之三

25.电路设计,启动电阻如果使用在整流前时,要加串一颗几百K的电阻。

理由:电阻短路时,不会造成IC和MOSFET损坏。

26.电路设计,高压大电容并一颗103P瓷片电容位置。

理由:对幅射30-60MHz都有一定的作用。

空间允许的话PCB Layout留一个位置吧,方便EMI整改

27.在进行EMS项目测试时,需测试出产品的最大程序,直到产品损坏为止。

例如ESD 雷击等,一定要打到产品损坏为止,并做好相关记录,看产品余量有多少,做到心中有数

28.电路设计,异常测试时,短路开路某个元件如果还有输出电压则要进行LPS测试,过流点不能超过8A。

超过8A是不能申请LPS的

29.安规开壳样机,所有可选插件元件要装上供拍照用,L、N线和DC线与PCB要点白胶固定。

这个是经常犯的一个毛病,经常一股劲的把样品送到第三方机构,后面来来回回改来改去的

30.电路调试,冷机时PSR需1.15倍电流能开机,SSR需1.3倍电流能开机,避免老化后启动不良

PSR现在很多芯片都可以实现“零恢复”OCP电流,比如ME8327N,具有“零恢复”OCP电流功能

31.电路设计,请注意使用的Y电容总容量,不能超过222P, 因为有漏电流的影响

针对不同安规,漏电流要求也不一样,在设计时需特别留意

32.反激拓补结构,变压器B值需小于3500高斯,如果变压器饱和一切动作将会失控,如下,上图为正常,下图为饱和。

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变压器的磁饱和一定要确认,重重之重,这是首条安全性能保障,包括过流点的磁饱和、开机瞬间的磁饱和、输出短路的磁饱和、高温下的磁饱和、高低压的磁饱和。

33.结构设计,散热片使用螺丝固定参考以下表格设计,实际应用中应增加0.5-1mm余量,参考如下表格:

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BOM表上写的螺丝规格一定要对,不然量产时会让你难受

34.结构设计,AC PIN焊线材的需使用勾焊,如果不是则要点白胶固定。

理由:安规要求

经常被第三方机构退回样品,整改

35.传导整改,分段处理经验,如下图,这只是处理的一种方法,有些情况并不是能直接套用

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36.辐射整改,分段处理经验,如下图,适合一些新手工程师,提供一个参考的方向,有些情况并不是能直接套用,最主要的还是要搞清楚EMI产生的机理。

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37.关于PCB碰到的问题,如图,为什么99SE画板覆铜填充的时候填不满这个位置?像是有死铜一样

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D1这个元件有个文字描述的属性放在了顶层铜箔,如图

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把它放到顶层丝印后,完美解决。

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