第15章 开关电源外围电路及可靠要求
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开关电源安规标准开关电源是一种常见的电源供应设备,广泛应用于各种电子设备中。
为了确保开关电源的安全性和可靠性,各国都制定了相应的安规标准,以规范开关电源的设计、生产和应用。
本文将就开关电源的安规标准进行介绍,希望能够为相关行业提供一些参考和指导。
首先,开关电源的安规标准主要包括以下几个方面:1. 输入电压范围,开关电源的输入电压范围是指其能够正常工作的电压范围。
一般来说,开关电源的输入电压范围应该符合国家或地区的标准电压范围,同时还需要考虑到电网波动和突发情况,确保在一定范围内能够正常工作。
2. 输出电压稳定性,开关电源的输出电压稳定性是指在额定负载下,输出电压的稳定性和波动情况。
一般来说,开关电源的输出电压稳定性应该符合国家或地区的相关标准,以确保电子设备能够正常、稳定地工作。
3. 绝缘强度,开关电源的绝缘强度是指在正常工作条件下,各个电路之间以及电路与外壳之间的绝缘能力。
良好的绝缘强度可以有效地防止电路之间的相互干扰,同时也能够提高开关电源的安全性。
4. 输出电流限制,开关电源的输出电流限制是指在短路或过载情况下,能够及时地限制输出电流,以保护电子设备和用户的安全。
一般来说,开关电源的输出电流限制应该符合国家或地区的相关标准,以确保在异常情况下能够及时地切断输出电流。
5. 温度保护,开关电源在工作过程中会产生一定的热量,为了确保其安全可靠地工作,需要具备一定的温度保护功能。
一般来说,开关电源的温度保护功能应该符合国家或地区的相关标准,以确保在高温情况下能够及时地切断输出电流。
总的来说,开关电源的安规标准是为了确保其在设计、生产和应用过程中能够符合国家或地区的相关法律法规和标准,以确保其安全性和可靠性。
各个环节都需要严格遵守相应的标准,以确保开关电源能够正常、安全地工作,同时也能够保障用户和电子设备的安全。
在实际应用中,厂家和用户都需要严格遵守开关电源的安规标准,同时也需要不断地进行技术创新和改进,以适应不断变化的市场需求和技术发展。
开关电源资料完整版电源开关设计的基本概念⼯作在开关两种状态下的电路,就叫开关电路。
利⽤开关电路设计的电源,叫开关电源。
驱动电路:不同的电路对驱动电路要求不同有的驱动电路是⼀个PWM控制器,⽐如步进电机的驱动有的驱动电路是⼀个电压放⼤器,例如功放中的前置放⼤器有的驱动电路是⼀个电流放⼤器,例如⾳箱的驱动电路就是⼀个⾳频率功率放⼤器电源开关的使⽤较为复杂,甚⾄让⼤多数电⼦产品设计⼈员都感到困惑,特别是对那些⾮电源管理专家⽽⾔。
在各种各样的应⽤中,例如:便携式电⼦产品、消费类电⼦产品、⼯业或电信系统等,⼴⼤设计⼈员正越来越多地使⽤电源开关。
这些电源开关的使⽤⽅式多种多样,包括控制、排序、电路保护、配电甚⾄是系统电源开启管理等。
当然,每⼀种⽤法都需要有不同特性的电源开关解决⽅案。
本⽂针对在不同应⽤中设计⼈员使⽤电源开关时需要考虑的重要规范和概念进⾏了总结,并介绍了⼀些可能的解决⽅案,旨在帮助设计⼈员选择⼀种最佳⽅案。
很明显,在选择电源开关前我们应该问⾃⼰的第⼀个问题就是:我们想要⽤这个开关来做什么?虽然这是⼀个简单的问题,但答案却能帮助我们定义完美的产品。
使⽤电源开关的⽅式有数种,最为常见的是:1控制、配电和排序(即开启/关闭电源轨来启⽤某个⼦系统或者为多个负载配电)2短路保护或者过电流/过电压保护(USB电流限制、传感器保护、电源轨短路保护)3管理接通浪涌电流(即电容充电时)4选择电源(即多路复⽤或ORing)或者负载分配。
开关电源定义及应⽤开关电源就是⽤通过电路控制开关管进⾏⾼速的导通与截⽌.将直流电**为⾼频率的交流电提供给变压器进⾏变压,从⽽产⽣所需要的⼀组或多组电压的电源。
开关电源由以下⼏个部分组成:⼀、主电路从交流电⽹输⼊、直流输出的全过程,包括:1、输⼊滤波器:其作⽤是将电⽹存在的杂波过滤,同时也阻碍本机产⽣的杂波反馈到公共电⽹。
2、整流与滤波:将电⽹交流电源直接整流为较平滑的直流电,以供下⼀级变换。
开关电源技术要求1、3开关电源〔最大支持600A〕沟通配电沟通侧B级防雷;开关电源侧C及防雷〔含退耦装置〕输入:125A/3PX2〔2路输入有互锁〕;输出:63A3PX1〔开关电源〕、32A1PX6、1OA1PX2,一组沟通维护插座,套1直流配电—次下电:125AX4,二次下电:32AX4,电池:125A*4或400A熔丝*2套1整流模块〔50A〕高效个0整流模块〔50A〕普效个6监控模块个1直流输出计量单元〔满足至少三路检测〕个12.13开关电源及其他2.13.1外挂式沟通配电箱〔可选〕a〕沟通配电箱应满足对3台室外型一体化机枳分枳建设〔含电源系统〕的供电要求,输入、输出分路标准配置如下所示。
断路器极数、容量和数量应可依据用户需求进行调整。
设 2、备类型参考分路要求沟通配电箱〔分枳建设电源系统〕输入分路:4P/100AM 输出分路:3P/63A3、2P/63AX4b〕沟通配电箱内断路器应为同一品牌的3C认证产品。
输入断路器的极限分断能力Icu和运行短路分断能力Ics均10kA,输出断路器的极限分断能力Icii和运行短路分断能力Ics均彡6kA。
c〕沟通配电箱内应能依据用户耍求配置不同标称放电电流〔30kA、40kA、60kA〕的B级浪涌爱护器,浪涌爱护器前端应设置1个极限分断能力彡10kA的微型断路器。
d〕B级浪涌爱护器应为3+1爱护模式的一端口浪涌爱护器。
c〕B级浪涌爱护器产品应为通过工业和信息化部标准符合性认定的产品。
f〕开关电源系统沟通输入侧应装有C 级浪涌爱护器,3、至少能承受电压脉冲10/700gs,5kV和电流脉冲8/20ps,20kA的冲击。
g〕两级浪涌爱护器的退藕距离应不小于5m或增加退藕装置。
2.13.2开关电源模块产品主要技术要求参见行业标准:-《通信誉高频开关组合电源》〔YD/T1058-2021〕;-《通信誉高频开关整流器》〔YD/T731-2021〕;另有其他主要技术要求如下:2.13.2.1柜内开关电源系统的整流部分〔含监控单元和整流模块〕与嵌入式高频开关电源的整流部分〔含监控单元和整流模块〕的技术要求-致。
开关电源PCB设计原则及走线技巧一、引言开关电源是一种电压转换电路,主要的工作内容是升压和降压,广泛应用于现代电子产品。
因为开关三极管总是工作在“开”和“关”的状态,所以叫开关电源。
开关电源实质就是一个振荡电路,这种转换电能的方式,不仅应用在电源电路,在其它的电路应用也很普遍,如液晶显示器的背光电路、日光灯等。
开关电源与变压器相比具有效率高、稳性好、体积小等优点,缺点是功率相对较小,而且会对电路产生高频干扰,变压器反馈式振荡电路,能产生有规律的脉冲电流或电压的电路叫振荡电路,变压器反馈式振荡电路就是能满足这种条件的电路。
开关电源分为,隔离与非隔离两种形式,在这里主要谈一谈隔离式开关电源的拓扑形式,在下文中,非特别说明,均指隔离电源。
隔离电源按照结构形式不同,可分为两大类:正激式和反激式。
反激式指在变压器原边导通时副边截止,变压器储能。
原边截止时,副边导通,能量释放到负载的工作状态,一般常规反激式电源单管多,双管的不常见。
正激式指在变压器原边导通同时副边感应出对应电压输出到负载,能量通过变压器直接传递。
按规格又可分为常规正激,包括单管正激,双管正激。
半桥、桥式电路都属于正激电路。
正激和反激电路各有其特点,在设计电路的过程中为达到最优性价比,可以灵活运用。
一般在小功率场合可选用反激式。
稍微大一些可采用单管正激电路,中等功率可采用双管正激电路或半桥电路,低电压时采用推挽电路,与半桥工作状态相同。
大功率输出,一般采用桥式电路,低压也可采用推挽电路。
反激式电源因其结构简单,省掉了一个和变压器体积大小差不多的电感,而在中小功率电源中得到广泛的应用。
在有些介绍中讲到反激式电源功率只能做到几十瓦,输出功率超过100瓦就没有优势,实现起来有难度。
本人认为一般情况下是这样的,但也不能一概而论,PI公司的TOP芯片就可做到300瓦,有文章介绍反激电源可做到上千瓦,但没见过实物。
输出功率大小与输出电压高低有关。
反激电源变压器漏感是一个非常关键的参数,由于反激电源需要变压器储存能量,要使变压器铁芯得到充分利用,一般都要在磁路中开气隙,其目的是改变铁芯磁滞回线的斜率,使变压器能够承受大的脉冲电流冲击,而不至于铁芯进入饱和非线形状态,磁路中气隙处于高磁阻状态,在磁路中产生漏磁远大于完全闭合磁路。
开关电源电路图讲解。
1 / 14图片:2 / 14图片:3 / 14图片:4 / 14图片:5 / 14图片:6 / 14图片:7 / 14图片:8 / 14图片:9 / 14图片:10 / 1411 / 14图片:开关电源电路图一、主电路从交流电网输入、直流输出的全过程,包括:1、输入滤波器:其作用是将电网存在的杂波过滤,同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公共电网。
2、整流与滤波:将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电,以供下一级变换。
3、逆变:将整流后的直流电变为高频交流电,这是高频开关电源的核心部分,频率越高,体积、重量与输出功率之比越小。
12 / 144、输出整流与滤波:根据负载需要,提供稳定可靠的直流电源。
二、控制电路一方面从输出端取样,经与设定标准进行比较,然后去控制逆变器,改变其频率或脉宽,达到输出稳定,另一方面,根据测试电路提供的资料,经保护电路鉴别,提供控制电路对整机进行各种保护措施。
三、检测电路除了提供保护电路中正在运行中各种参数外,还提供各种显示仪表资料。
四、辅助电源提供所有单一电路的不同要求电源。
开关控制稳压原理开关K以一定的时间间隔重复地接通和断开,在开关K接通时,输入电源E通过开关K和滤波电路提供给负载RL,在整个开关接通期间,电源E向负载提供能量;当开关K断开时,输入电源E便中断了能量的提供。
可见,输入电源向负载提供能量是断续的,为使负载能得到连续的能量提供,开关稳压电源必须要有一套储能装置,在开关接通时将一部份能量储存起来,在开关断开时,向负载释放。
图中,由电感L、电容C2和二极管D组成的电路,就具有这种功能。
电感L用以储存能量,在开关断开时,储存在电感L中的能量通过二极管D释放给负载,使负载得到连续而稳定的能量,因二极管D使负载电流连续不断,所以称为续流二极管。
在AB间的电压平均值EAB可用下式表示:EAB=TON/T*E式中TON为开关每次接通的时间,T为开关通断的工作周期(即开关接通时间TON和关断时间TOFF之和)。
开关电源的PCB布线要求开关电源是一种常见的电源之一。
在集成电路的建设中,PCB布线设计是非常重要的,因为合理的PCB布线设计可以大大提高电路的稳定性和可靠性。
特别是在开关电源中,良好的PCB布线设计可以保证电源的性能表现。
因此,本文将介绍开关电源的PCB布线要求。
1. 开关电源PCB布线的基本原则布线设计应遵循以下原则:最短距离布线、线路走向自然、防止串信和互相干扰、保证信号传输质量、减少交叉、噪声与干扰。
开关电源的PCB布线应遵循其工作原理和特征。
因此,布线应考虑以下几个方面:(1)控制单元和功率单元之间的布线开关电源中,控制单元和功率单元之间的布线最好采用双面铜箔。
两面分别贴附于不同的电路板侧面,通过足够的接地区域将控制单元与功率单元连接起来。
此外,控制单元和功率单元之间的布线应避免走近其他信号线,以减少干扰和噪声。
(2)开关管的布局在开关电源的设计中,布置开关管时,应考虑其焊盘的布局,避免电容器等元器件太近,导致开关管与其他元器件之间出现串扰和互相干扰的情况。
同时,开关管布线的电感应该保持足够小,以减少噪声的产生。
(3)输入输出滤波在开关电源中,输入和输出滤波电容应布置在尽可能近的地方,以便缩短电流路径,减小共模噪声,提高抗干扰性。
2. 开关电源PCB布线的具体实现(1)输出过滤电路的布置在开关电源中,输出过滤电容(Cout)、输出电感(LOut)和输出短路电菩(Rout)等元件构成的过滤电路主要是为了抵抗输出端的高频噪声,因此应尽可能在开关管的输出端背面布置上述元件,并较短距离地接线连接一起。
为进一步减小信号在跑动过程中的干扰,如条件允许可以考虑在输出位置借助Lcl滤波来过滤掉高频扰动。
(2)高频降噪电阻的布置在高频降噪电阻(RF)的布置中,为了规避开关管;管贞周围存在的两对互相耦合的集成电路阻抗,对RF电阻的参考铺方式有两种形式,具体布置如下。
(3)控制电路的布置控制电路包括开关电源脉宽调制芯片、反馈电路、保险丝、脉冲变压器等基本单元,其布置和连线应符合以下要求:a. 脉宽调制控制芯片应该在布局与连接两方面得到考虑,控制芯片两侧的布局以及自身内部元器件布局一定要工整、规整、紧凑,以避免噪声的干扰和影响;b. 比较器反馈电路应布置在控制芯片上,以尽可能减少反馈信号跑动的距离和串扰的影响;c. 连接在主电路和控制电路间的脉冲变压器电路应该收紧磁感线,保证高频信号附着到比较器变化的上升沿或下降沿。
开关电源通用技术规范要求开关电源是一种将交流电转化为直流电的供电设备,广泛应用于各个行业和领域。
为了保证开关电源的安全和可靠性,有必要制定一些通用的技术规范要求。
以下是一些常见的规范要求。
首先,开关电源应符合国家相关的安全标准和规定。
例如,在中国,开关电源必须符合国家强制性产品认证(CCC认证)的要求,以确保产品的安全性。
其次,开关电源应具有良好的电气性能。
包括输入和输出电压的稳定性、纹波和噪声水平、效率等。
输入电压的稳定性要求开关电源能够适应输入电压的波动范围,并能够保持输出电压的稳定。
纹波和噪声是指电源输出电压中的交流成分和附加杂散分量,应控制在一定的范围内以避免对负载设备的干扰。
效率是指电源转换输入和转换输出之间的能量转换效率,应尽可能提高,以减少能源的浪费。
第三,开关电源应具有适当的保护功能。
例如,过电流保护、过压保护、短路保护等。
过电流保护是指当电源输出电流超过额定值时,电源应自动切断输出以避免损坏。
过压保护是指当电源输出电压超过额定值时,电源应自动切断输出,以防止对负载设备的损坏。
短路保护是指当电源输出端出现短路时,电源应自动切断输出以防止过大的电流流过负载。
第四,开关电源应具有一定的环境适应能力。
包括工作温度范围、工作湿度范围等。
开关电源的工作温度范围应能适应不同环境下的温度条件。
工作湿度范围是指电源可以正常工作的湿度范围,应能适应不同湿度环境下的工作。
第五,开关电源应具有合理的外观和机械设计。
外观设计应美观、大方,机械结构应牢固可靠,方便安装和维修。
最后,开关电源应具有合理的价格和可靠的售后服务。
价格应合理,以满足市场需求。
售后服务包括产品质保期、维修周期等,以提供全面的支持和保障。
总之,以上是关于开关电源通用技术规范要求的一些基本内容。
不同领域和行业可能会有一些特殊的要求,但以上规范要求是开关电源设计和生产过程中需要考虑的基本方面。
通过制定和遵守这些规范,可以保证开关电源的安全性和可靠性,满足用户的需求。
开关电源电路组成及各部分原理详解开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。
辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。
开关电源的电路组成方框图如下:一、开关电源输入电路及原理1、AC 输入整流滤波电路原理:①防雷电路:当有雷击,产生高压经电网导入电源时,由MOV1、MOV2、MOV3:F1、F2、F3、FDG1 组成的电路进行保护。
当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时,其阻值降低,使高压能量消耗在压敏电阻上,若电流过大,F1、F2、F3 会烧毁保护后级电路。
②输入滤波电路:C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。
当电源开启瞬间,要对C5充电,由于瞬间电流大,加RT1(热敏电阻)就能有效的防止浪涌电流。
因瞬时能量全消耗在RT1电阻上,一定时间后温度升高后RT1阻值减小(RT1是负温系数元件),这时它消耗的能量非常小,后级电路可正常工作。
③整流滤波电路:交流电压经BRG1整流后,经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。
若C5容量变小,输出的交流纹波将增大。
2、DC 输入滤波电路原理:①输入滤波电路:C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。
C3、C4 为安规电容,L2、L3为差模电感。
②R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。
在起机的瞬间,由于C6的存在Q2不导通,电流经RT1构成回路。
当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。
如果C8漏电或后级电路短路现象,在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大,Q1导通使Q2没有栅极电压不导通,RT1将会在很短的时间烧毁,以保护后级电路。
开关电源电路设计要点与调试开关电源是一种用于电子设备的电源供应,其具有高效率、稳定性和可调性等优点。
设计和调试开关电源时,需要注意一些重要要点。
一、开关电源设计要点:1.选择适当的拓扑结构:开关电源的拓扑结构有多种,如降压型、升压型、升降压型等。
要根据设备的功率需求和使用环境来选择合适的拓扑结构。
2.选择合适的功率器件:开关电源的功率器件主要包括开关管、二极管和变压器等。
需要选择具备合适功率和工作频率范围的器件,并且要考虑其可靠性和成本。
3.控制和保护电路设计:开关电源需要有稳定的控制和保护功能,如输出电压、电流的监测和调节,过载、过压、短路等故障的保护。
需要设计相应的反馈和控制电路,保证开关电源的可靠工作。
4.选择合适的滤波电路:开关电源在工作过程中会产生较大的开关干扰,需要采取合适的滤波措施,减小开关干扰对其他电子设备的影响。
5.选择合适的输出电容:开关电源的输出端需要连接电容进行滤波,以减小输出纹波。
应选择适当容量和质量的电容,保证输出电压稳定。
6.保证开关电源的安全性:开关电源设计时需要考虑一些安全因素,如避免触电危险、瞬态过电压保护等,保证电源的安全可靠性。
7.合理布局和散热设计:开关电源的布局设计要合理,器件的热量要及时散热,避免温度过高对电源稳定性的影响。
二、开关电源调试要点:1.确认电源输入输出参数:在开关电源调试之前,首先要明确电源的输入和输出参数,如输入电压范围、输出电压和电流等,以便调试和验证工作的正确性。
2.建立逐步调试的过程:开关电源调试时可以采用逐步调试的方法,即先调试一部分功能,然后逐渐增加其他功能的调试。
这样可以避免在调试过程中出现一些难以排查的问题。
3.注意开关电源的保护功能:在调试的过程中,要注意开关电源的保护功能是否正常,如过载、过压、短路等故障保护功能是否有效。
可以通过人工模拟故障情况进行测试。
4.确保开关电源的稳定性:开关电源在调试过程中需要保证输出电压和电流的稳定性。