首先从开关电源的设计及生产工艺开始描述吧，先说说印制板的设计。开关电源工作在高频率,高脉冲状态，属于模拟电路中的一个比较特殊种类。布板时须遵循高频电路布线原则。
1、布局:脉冲电压连线尽可能短,其中输入开关管到变压器连线，输出变压器到整流管连接线。脉冲电流环路尽可能小如输入滤波电容正到变压器到开关管返回电容负。输出部分变压器出端到整流管到输出电感到输出电容返回变
压器电路中X电容要尽量接近开关电源输入端,输入线应避
免与其他电路平行，应避开。 Y电容应放置在机壳接地端子或FG连接端。共摸电感应与变压器保持一定距离，以避免
磁偶合。如不好处理可在共摸电感与变压器间加一屏蔽，以上几项对开关电源的EMC性能影响较大。
输出电容一般可采用两只一只靠近整流管另一只应
靠近输出端子,可影响电源输出纹波指标，两只小容量电容
并联效果应优于用一只大容量电容。发热器件要和电解电容保持一定距离，以延长整机寿命，电解电容是开关电源寿命的瓶劲,如变压器、功率管、大功率电阻要和电解保持距离，电解之间也须留出散热空间,条件允许可将其放置在进风口控制部分要注意:高阻抗弱信号电路连线要尽量短
如取样反馈环路，在处理时要尽量避免其受干扰、电流取样
信号电路，特别是电流控制型电路，处理不好易出现一些想不到的意外，其中有一些技巧
现以3８43电路举例见图（1）图一效果要好于图二，图二在满载时用示波器观测电流波形上明显叠加尖刺，由于干扰限流点比设计值偏低，图一则没有这种现象、还有开关管驱动信号电路，开关管驱动电阻要靠近开关管,可提高开关管工作可靠性，这和功率 MＯＳFET高直流阻抗电压驱动特性有关。
下面谈一谈印制板布线的一些原则。
线间距：随着印制线路板制造工艺的不断完善和提高,一般加工厂制造出线间距等于甚至小于0．１mｍ已经不存在什么问题,完全能够满足大多数应用场合。考虑到开关电源所采用的元器件及生产工艺，一般双面板最小线间距设
为0.3mｍ，单面板最小线间距设为0.5ｍm，焊盘与焊盘、焊盘与过孔或过孔与过孔,最小间距设为0.5ｍm，可避免在焊接操作过程中出现“桥接”现象。，这样大多数制板厂都能够很轻松满足生产要求，并可以把成品率控制得非常高，亦可实现合理的布线密度及有一个较经济的成本。
最小线间距只适合信号控制电路和电压低于６3Ｖ
的低压电路,当线间电压大于该值时一般可按照50０V／１mm经验值取线间距。
于有一些相关标准对线间距有较明确的规定，则要严格按照标准执行，如交流入口端至熔断器端连线。某些电源对体积要求很高,如模块电源。一般变压器输入侧线间距为1ｍm实践证明是可行的。对交流输入,（隔离）直流输出的电源产品，比较严格的规定为安全间距要大于等于6mm,当然这由相关的标准及执行方法确定。一般安全间距可由反馈光耦两侧距离作为参考，原则大于等于这个距离。也可在光耦下面印制板上开槽,使爬电距离加大以满足绝缘要求。一般开关电源交流输入侧走线或板上元件距非绝缘的外壳、散热器间距要大于5mｍ，输出侧走线或器件距外壳或散热器间距要大于２mm,或严格按照安全规范执行。
常用方法:上文提到的线路板开槽的方法适用于一些间距不够的场合,顺便提一下，该法也常用来作为保护放电间隙,常见于电视机显象管尾板和电源交流输入处。该法
在模块电源中得到了广泛的应用,在灌封的条件下可获得很好的效果。
方法二:垫绝缘纸，可采用青壳纸、聚脂膜、聚四氟乙烯定向膜等绝缘材料。一般通用电源用青壳纸或聚脂膜垫在线路板于金属机壳间,这种材料有机械强度高,有有一定抗潮湿的能力。聚四氟乙烯定向膜由于具有耐高温的特性在模块电源中得到广泛的应用。在元件和周围导体间也可垫绝缘薄膜来提高绝缘抗电性能。
注意：某些器件绝缘被覆套不能用来作为绝缘介质而减小安全间距，如电解电容的外皮,在高温条件下，该外皮有可能受热收缩。大电解防爆槽前端要留出空间，以确保电解电容在非常情况时能无阻碍地泻压.
今天谈一谈印制板铜皮走线的一些事项:
走线电流密度:现在多数电子线路采用绝缘板缚铜构成。常用线路板铜皮厚度为35μm,走线可按照1A／ｍm经验值取电流密度值，具体计算可参见教科书。为保证走线机械强度原则线宽应大于或等于0．3ｍm(其他非电源线路板可能最小线宽会小一些）。铜皮厚度为70μm 线路板也常见于开关电源，那么电流密度可更高些。
补充一点，现常用线路板设计工具软件一般都有设计规范项,如线宽、线间距,旱盘过孔尺寸等参数都可以进行
设定。在设计线路板时,设计软件可自动按照规范执行，可节省许多时间,减少部分工作量,降低出错率。
一般对可靠性要求比较高的线路或布线线密度大可采用双面板。其特点是成本适中,可靠性高，能满足大多数应用场合。块电源行列也有部分产品采用多层板，主要便于集成变压器电感等功率器件,优化接线、功率管散热等。具有工艺美观一致性好，变压器散热好的优点，但其缺点是成本较高，灵活性较差，仅适合于工业化大规模生产
单面板，市场流通通用开关电源几乎都采用了单面线路板,其具有低成本的优势,在设计,及生产工艺上采取一些措施亦可确保其性能。
今天谈谈单面印制板设计的一些体会，由于单面板具有成本低廉，易于制造的特点，在开关电源线路中得到广泛应用,由于其只有一面缚铜，器件的电器连接，机械固定都要依靠那层铜皮，在处理时必须小心。
为保证良好的焊接机械结构性能，单面板焊盘应稍微大一些，以确保铜皮和基板的良好缚着力,而不至于受到震动时铜皮剥离、断脱。一般焊环宽度应大于0.３mｍ。焊盘孔直径应略大于器件引脚直径,但不宜过大,保证管脚与焊盘间由焊锡连接距离最短,盘孔大小以不妨碍正常查件为度，焊盘孔直径一般大于管脚直径0．１－０.2mm。多引脚器件为保证顺利查件,也可更大一些。
电气连线应尽量宽，原则宽度应大于焊盘直径,特
殊情况应在连线于与焊盘交汇必须将线加宽(俗称生成泪滴)，避免在某些条件线与焊盘断裂。原则最小线宽应大于0.5mm。＜ＢR＞单面板上元器件应紧贴线路板。需要架空散热的器件，要在器件与线路板之间的管脚上加套管,可起到
支撑器件和增加绝缘的双重作用，要最大限度减少或避免外力冲击对焊盘与管脚连接处造成的影响,增强焊接的牢固性。线路板上重量较大的部件可增加支撑连接点，可加强与线路板间连接强度,如变压器，功率器件散热器
单面板焊接面引脚在不影响与外壳间距的前题
条件下，可留得长一些,其优点是可增加焊接部位的强度，
加大焊接面积、有虚焊现象可即时发现。引脚长剪腿时,焊
接部位受力较小。在台湾、日本常采用把器件引脚在焊接面弯成与线路板成4５度角，然后再焊接的工艺，的其道理同上。今天谈一谈双面板设计中的一些事项，在一些要求比较高,或走线密度比较大的应用环境中采用双面印制板，其性
能及各方面指标要比单面板好很多。
双面板焊盘由于孔已作金属化处理强度较高,焊环可
比单面板小一些，焊盘孔孔径可比管脚直径略微大一些，因为在焊接过程中有利于焊锡溶液通过焊孔渗透到顶层焊盘，以增加焊接可靠性。但是有一个弊端,如果孔过大，波峰焊
时在射流锡冲击下部分器件可能上浮,产生一些缺陷。
大电流走线的处理,线宽可按照前帖处理,如宽度不够，一般可采用在走线上镀锡增加厚度进行解决,其方法有
好多种
１,将走线设置成焊盘属性,这样在线路板制造
时该走线不会被阻焊剂覆盖,热风整平时会被镀上锡。
2，在布线处放置焊盘，将该焊盘设置成需要走线的形状,要注
意把焊盘孔设置为零。
3，在阻焊层放置线,此方法最灵活,但不是所有线路板生产商都会明白你的意图，需用文字
说明。在阻焊层放置线的部位会不涂阻焊剂＜
线路镀锡的几种方法如上，要注意的是,如果很宽的的走线全部镀上锡,在焊接以后，会粘接大量焊锡,并且分布很不均匀，影响美观。一般可采用细长条镀锡宽度在1～
1.5mm，长度可根据线路来确定，镀锡部分间隔0.5～１ｍm双面线路板为布局、走线提供了很大的选择性,可使布线更趋于合理。关于接地，功率地与信号地一定要分开,两个
地可在滤波电容处汇合,以避免大脉冲电流通过信号地连线
而导致出现不稳定的意外因素,信号控制回路尽量采用一点
接地法,有一个技巧,尽量把非接地的走线放置在同一布线层,最后在另外一层铺地线。输出线一般先经过滤波电容处,再到负载，输入线也必须先通过电容，再到变压器，理论依据是让纹波电流都通过旅滤波电容。＜
电压反馈取样，为避免大电流通过走线的影响,反馈电压的取样点一定要放在电源输出最末梢,以提高整机负载效应指标
走线从一个布线层变到另外一个布线层一般用过孔连通，不宜通过器件管脚焊盘实现,因为在插装器件时有可能破坏这种连接关系,还有在每1Ａ电流通过时,至少应有2个过孔,过孔孔径原则要大于0.5mｍ,一般0.８mｍ可确保加工可靠性。
器件散热,在一些小功率电源中,线路板走线也可
兼散热功能，其特点是走线尽量宽大,以增加散热面积，并不涂阻焊剂，有条件可均匀放置过孔，增强导热性能。<ＢR>今天谈谈铝基板在开关电源中的应用和多层印制板在开
关电源电路中的应用。
要低，同样规格变压器采用铝基板结构可得到较大的输出功率。铝基板跳线可以采用搭桥的方式处理。铝基板电源一般由由两块印制板组成,另外一块板放置控制电路,两块板之
间通过物理连接合成一体。
由于铝基板优良的导热性,在小量手工焊接时比较困难,焊料冷却过快，容易出现问题现有一个简单实用的方法，将一个烫衣服的普通电熨斗(最好有调温功能),翻过来,熨烫面向上,固定好，温度调到15０℃左右,把铝基板放在熨斗上面,加温一段时间，然后按照常规方法将元件贴上并焊接,熨斗温度以器件易于焊接为宜,太高有可能时器件损坏，甚至铝基板铜皮剥离，温度太低焊接效果不好，要灵活掌握.
最近几年,随着多层线路板在开关电源电路中应用，使得印制线路变压器成为可能,由于多层板,层间距较小,也可以充分利用变压器窗口截面,可在主线路板上再加一到两片由多层板组成的印制线圈达到利用窗口,降低线路电流密度的目的,由于采用印制线圈,减少了人工干预，变压器一致性好，平面结构，漏感低，偶合好。开启式磁芯,良好的散热条件。由于其具有诸多的优势,有利于大批量生产,所以得到广泛的应用。但研制开发初期投入较大,不适合小规模生。
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。
变压器初次极间的偶合,也是确定漏感的关键因素，要尽量使初次极线圈靠近，可采用三明治绕法，但这样会使变压器分布电容增大。选用铁芯尽量用窗口比较长的磁芯,
可减小漏感，如用EE、EＦ、EER、ＰQ型磁芯效果要比ＥI
型的好。
关于反激电源的占空比,原则上反激电源的最大占
空比应该小于0．5，否则环路不容易补偿，有可能不稳定,
但有一些例外，如美国PＩ公司推出的 TＯP系列芯片是可
以工作在占空比大于０.5的条件下。占空比由变压器原副边匝数比确定,本人对做反激的看法是,先确定反射电压（输出电压通过变压器耦合反映到原边的电压值），在一定电压范围内反射电压提高则工作占空比增大，开关管损耗降低。反射电压降低则工作占空比减小,开关管损耗增大。当然这也
是有前提条件,当占空比增大，则意味着输出二极管导通时
间缩短，为保持输出稳定，更多的时候将由输出电容放电电流来保证,输出电容将承受更大的高频纹波电流冲刷,而使
其发热加剧,这在许多条件下是不允许的。占空比增大，改
变变压器匝数比，会使变压器漏感加大,使其整体性能变,当漏感能量大到一定程度,可充分抵消掉开关管大占空带来的
低损耗，时就没有再增大占空比的意义了，甚至可能会因为漏感反峰值电压过高而击穿开关管。由于漏感大，可能使输出纹波，及其他一些电磁指标变差。当占空比小时，开关管
通过电流有效值高，变压器初级电流有效值大，降低变换器效率,但可改善输出电容的工作条件,降低发热。如何确定变压器反射电压（即占空比） 今天接着谈关于反激电源的占空比（本人关注反射电压,与占空比一致）,占空比还与选择开关管的耐压有关,有一些早期的反激电源使用比较低耐压开关管,如６00V或650V作为交流2２0V 输入电源的开关管，也许与当时生产工艺有关，高耐压管子,不易制造,或者低耐压管子有更合理的导通损耗及开关特性，像这种线路反射电压不能太高，否则为使开关管工作在安全范围内,吸收电路损耗的功率也是相当可观的。实践证明6０0Ｖ管子反射电压不要大于 100V,65０V管子反射电压不要大于12０V，把漏感尖峰电压 值钳位在50V时管子还有５0V的工作余量。现在由于MOS管制造工艺水平的提高,一般反激电源都采用70０V或7５0Ｖ甚至800-9００V的开关管。像这种电路，抗过压的能力强一些开关变压器反射电压也可以做得比较高一些，最大反射电压在150V比较合适,能够获得较好的综合性能。ＰI公司的TＯP芯片推荐为13５Ｖ采用瞬变电压抑制二极管钳位。但他的评估板一般反射电压都要低于这个数值在1１０V左右。这两种类型各有优缺点: 第一类：缺点抗过压能力弱,占空比小,变压器初级脉冲电流大。优点:变压器漏感小，电磁辐射低，纹波指标高，开关管损耗小,转换效率不一定比第二类低。＜BＲ>第二类：缺点开关管损耗大一些,变压器漏感大一些，纹波差一些。优点:抗过压能力强一些,占空比大,变压器损耗低一些,效率高一些。 1、采用大一个功率等级的磁芯降低漏感，这样可提高低压反激电源的转换效率,降低损耗,减小输出纹波，提高 多路输出电源的交差调整率,一般常见于家电用开关电源， 如光碟机、DVＢ机顶盒等。 ２、如果条件不允许加大磁芯，只能降低反射电压，减小占空比。降低反射电压可减小漏感但有可能使电源转换效率降低,这两者是一个矛盾,必须要有一个替代过程才能 找到一个合适的点,在变压器替代实验过程中，可以检测变 压器原边的反峰电压，尽量降低反峰电压脉冲的宽度，和幅度，可增加变换器的工作安全裕度。一般反射电压在110V 时比较合适。 ３、增强耦合,降低损耗，采用新的技术,和绕线工艺,变压器为满足安全规范会在原边和副边间采取绝缘措施，如垫绝缘胶带、加绝缘端空胶带。这些将影响变压器漏感性能,现实生产中可采用初级绕组包绕次级的绕法。或者次级 用三重绝缘线绕制，取消初次级间的绝缘物，可以增强耦合，甚至可采用宽铜皮绕制。 文中低压输出指小于或等于５Ｖ的输出,像这一类 小功率电源，本人的经验是,功率输出大于20W输出可采用 正激式,可获得最佳性价比,当然这也不是决对的,与个人的 习惯,应用的环境有关系,下次谈一谈反激电源用磁性芯，磁路开气隙的一些认识，希望各位高人指点。 反激电源变压器磁芯在工作在单向磁化状态，所以磁路需要开气隙，类似于脉动直流电感器。部分磁路通过空 气缝隙耦合。为什么开气隙的原理本人理解为:由于功率铁 氧体也具有近似于矩形的工作特性曲线(磁滞回线),在工作 特性曲线上Ｙ轴表示磁感应强度（B），现在的生产工艺一 般饱和点在400mＴ以上,一般此值在设计中取值应该在200-３00mT比较合适、X轴表示磁场强度（H）此值与磁化电流 强度成比例关系。磁路开气隙相当于把磁体磁滞回线向X 轴向倾斜，在同样的磁感应强度下,可承受更大的磁化电流,则相当于磁心储存更多的能量,此能量在开关管截止时通过变 压器次级泻放到负载电路,反激电源磁芯开气隙有两个作用。其一是传递更多能量，其二防止磁芯进入饱和状态。 反激电源的变压器工作在单向磁化状态，不仅要通 过磁耦合传递能量,还担负电压变换输入输出隔离的多重作用。所以气隙的处理需要非常小心，气隙太大可使漏感变大,磁滞损耗增加，铁损、铜损增大，影响电源的整机性能。气隙太小有可能使变压器磁芯饱和,导致电源损坏 激电源的连续与断续模式是指变压器的工作状态,在满载状 态变压器工作于能量完全传递,或不完全传递的工作模式。 一般要根据工作环境进行设计，常规反激电源应该工作在连续模式,这样开关管、线路的损耗都比较小,而且可以减轻输入输出电容的工作应力，但是这也有一些例外。需要在这里特别指出：由于反激电源的特点也比较适合设计成高压电源,而高压电源变压器一般工作在断续模式，本人理解为由于高 压电源输出需要采用高耐压的整流二极管。由于制造工艺特点,高反压二极管,反向恢复时间长，速度低，在电流连续状态,二极管是在有正向偏压时恢复,反向恢复时的能量损耗 非常大，不利于变换器性能的提高,轻则降低转换效率，整流管严重发热,重则甚至烧毁整流管。由于在断续模式下，二极管是在零偏压情况下反向偏置，损耗可以降到一个比较低的水平。所以高压电源工作在断续模式,并且工作频率不能太高。还有一类反激式电源工作在临界状态,一般这类电源工作在调频模式，或调频调宽双模式，一些低成本的自激电源(RCC）常采用这种形式,为保证输出稳定,变压器工作频率随着,输出电流或输入电压而改变，接近满载时变压器始终保持在连续与断续之间,这种电源只适合于小功率输出，否则电磁兼容特性的处理会很让人头痛＜BR＞反激开关电 源变压器应工作在连续模式，那就要求比较大的绕组电感量,当然连续也是有一定程度的，过分追求绝对连续是不现实的,有可能需要很大的磁芯,非常多的线圈匝数，同时伴随着大的漏感和分布电容,可能得不偿失。那么如何确定这个参数呢,通过多次实践，及分析同行的设计,本人认为，在标称电压输入时,输出达到50%~６0%变压器从断续，过渡到连续状态比较合适。或者在最高输入电压状态时,满载输出时,变压器能够过渡到连续状态就可以了. 1、目的 通过进行相关的测试检验评估，确保产品符合安规及品质要求。 2、适用范围 适用于本公司所开发/设计的所有开关电源产品。 3、检验所用仪器与设备 检验所需的设备均须为校验合格的设备，其精度必须高于测试所要求的精度至少一位。 4、检验试验的一般条件 4.1 检验试验的环境要求 如无特殊要求，则试验应在下列环境条件下进行： 环境温度：20 ~ 30℃； 相对湿度：35% ~ 75%； 大气压力：70 ~ 106KPa。 4.2 检验方法 各检验项目内有检验方法，具体的检验操作方法参考《检验作业指导书》。 5、检验基本原则及判定准则 5.1 检验基本原则 5.1.1 以《检验规范》、《产品规格书》依据，以测试数据为准则。 5.1.2 检验过程中若发现问题比较严重且比较多，需立即停止并及时向上级汇报。 5.1.3 检验过程中，若抽样产品出现问题，但不影响测试的正常进行，则需测完样机的全部项目。 5.2 不合格项目分类 5.2.1 致命问题 安规测试不合格；导致电源损坏的所有项目。 5.2.2 严重问题 技术指标未达到规格的要求；抗干扰性指标未达到规格要求。 5.2.3 一般问题 测试中指标的裕量不足。 5.2.4 讨论问题 研究性测试未合格项目；产品规格书中未界定的项目。 修改记录版次修订日期批准审核编写 唐恿 2012.3.3 6、检验试验项目 说明：以下检验方法，参照IEC 、GB 、CE 、UL 等标准的通用检验方法；检验项目以产品规格书规定的为准，产品规格书有要求的项目为必检项目，产品规格书未要求的项目可不检验；检验条件如果产品规格书有规定,则以产品规格书为准；当客户对检验项目和检验方法等有特别要求时，以客户的要求为准。输入全电压范围是指输入由最低输入电压到最高输入电压连续调节，但数据只需记录最低输入电压，额定输入电压，最高输入电压的情况。输出全负载范围是指输出负载由最小负载到额定负载连续调节，但数据只需记录最小负载，半载，额定负载的情况。高温低温分别指产品的工作温度或存储温度的上限和下限。输入电源的频率要求为最小输入电压时47Hz （当设备能力达不到47 Hz 时按设备能达到的最小频率输入）、最大输入电压时63Hz 、额定高电压输入时为50 Hz 、额定低电压输入时为60 Hz 。 检验试验范围包含但不限于以下项目： 6.1 电气性能测试：空/负载输入输出电压、负载输入输出电压/电流/功率、效率、纹波&噪声、功率 因素、动态响应、开机时间、异常保护，耐压绝缘、漏电、接地、老化、温升等测试。 6.2 环境适应性检验：高温、低温启动，高温、低温ON/OF 循环冲击，高温、低温储存等试验。 6.3 机械检验：外观要求、尺寸测量、标记检查，跌落、振动、模拟运输等试验。 6.4 重要元器件检验：变压器、电感、场效应管、输出整流二极管、桥堆、滤波电容、X 电容、Y 电 容等重要元器件的型号、规格、厂商、生产批号的检验。 6.1 电气性能测试： 6.1.1 空载输入功率 测试说明： 参照产品Spec.，测试空载输入功率须在Spec.标示范围内，同时也需符合下表的限值（输入115V/60Hz 和(或)230V/50Hz 两种模式下测试）： 输出功率标称值Po(W) 空载输入功率限值(W) 0 ＜ Po ＜ 60 1 MAX. 60 ≤ Po ≤ 200 3 MAX. 测试方框图: 图1 测试方法： 1. 先如图1 布置好测试电路。 2. 产品输入额定电压&频率。 3. 电源输出处于空载状态。 4. 读取电参数测量仪上输入功率，此时功率为空载输入功率。 判定标准： 空载输入功率超标： 严重问题 6.1.2 空载输出电压 测试说明： AC 电源 电参数测量仪 待测试 电源 电子负载 开关电源PCB设计流程及布线技巧在任何开关电源设计中，PCB板的物理设计都是最后一个环节，如果设计方法不当，PCB可能会辐射过多的电磁干扰，造成电源工作不稳定，以下针对各个步骤中所需注意的事项进行分析： 一、从原理图到PCB的设计流程 建立元件参数－》输入原理网表-》设计参数设置-》手工布局-》手工布线-》验证设计－》复查-》cam输出。 二、参数设置 相邻导线间距必须能满足电气安全要求，而且为了便于操作和生产，间距也应尽量宽些。最小间距至少要能适合承受的电压，在布线密度较低时，信号线的间距可适当地加大，对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且加大间距，一般情况下将走线间距设为8mil。焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm，这样可以避免加工时导致焊盘缺损。当与焊盘连接的走线较细时，要将焊盘与走线之间的连接设计成水滴状，这样的好处是焊盘不容易起皮，而是走线与焊盘不易断开。 如图： 三、元器件布局 实践证明，即使电路原理图设计正确，印制电路板设计不当，也会对电子设备的可靠性产生不利影响。例如，如果印制板两条细平行线靠得很近，则会形成信号波形的延迟，在传输线的终端形成反射噪声；由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰，会使产品的性能下降，因此，在设计印制电路板的时候，应注意采用正确的方法。每一个开关电源都有四个电流回路： （1）电源开关交流回路 （2）输出整流交流回路 （3）输入信号源电流回路 （4）输出负载电流回路输入回路 通过一个近似直流的电流对输入电容充电，滤波电容主要起到一个宽带储能作用；类似地，输出滤波电容也用来储存来自输出整流器的高频能量，同时消除输出负载回路的直流能量。所以，输入和输出滤波电容的接线端十分重要，输入及输出电流回路应分别只从滤波电容的接线端连接到电源；如果在输入/输出回 开关电源安规详述 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； 反激式开关电源PCB设计要点 反激电源整体原理图如图1所示。 图1开关电源从市电火线L和零线N进来后，有一个电流较大的保险管，如图1所示。这是因为板子上有其他市电交流负载，如交流电机等，当负载电流过大时，保护电路。该保险管电流参数需要根据实际负载功率计算选择。保险管后有一个压敏电阻（如图2所示），用于抑制浪涌和瞬时尖峰电压，当其两端电压高于其阈值时，压敏电阻值迅速下降，从而流过大电流，保护后级电路。在压敏电阻后又有一个电流较小的保险管（如图2所示），这才是真正针对板子开关电源的过流保护，防止电源电流过大，保护电路。保险管后的NTC电阻（如图2所示），用于抑制开机时的浪涌电流，因为刚开机时，NTC温度较低，电阻值很大，抑制电流过大；当在电流作用下，NTC电阻温度升高，电阻值下降到很小，不影响正常工作电流。安规X电容(如图2所示）用于滤除市电的差模干扰，其后的3个电阻主要用于给X电容放电，以符合安规要求，防止在切断市电输入时，人手触摸到金属 端子有触电感。使用多个电阻的原因是分散承受电压和功率。共模电感（如图2所示）用于滤除共模干扰电流。 图2输入电容EC1在行业上有个3uF/W的通用原则，但需要注意的是该功率是输入功率而非输出功率，假设输出功率12W，效率为80%，则输入功率为15W，则输入电容至少为45uF，如图8所示。由于反激电源演变自Buck-Boost，其输入回路和输出回路均是电流不连续路径，因此均要控制回路面积越小越好。输入电容EC1要靠近电源芯片，如图3所示。同理，输出整流二极管和输出电容也应该靠近变压器。 图3RCD钳位电路用于吸收开关管关断时的Vds高压，防止损坏MOS 管（电源芯片）。Layout时需将电容靠近变压器，电阻次之，如图4所示。 安规知识解读 以下如未特别说明，安规要求均指GB4943-2001 1、基本绝缘：对防电击提供基本保护的绝缘。 2、加强绝缘：除基本绝缘外施加的独立的绝缘，用于确保基本绝缘一旦失效时仍 能防止电击。 3、电气间隙（clearance）：两个导电零部件之间的最短空间距离。 4、爬电距离（creepage distance）：沿绝缘表面测得的两个导电零部件之间的最短 路径。 5、Y1电容可以认为具有加强绝缘的功能。 初—次级跨接的电容用Y1 初—地之间可用Y2电容(1.5.7.1) ?工程师设计时常见错误： 没有Y1和Y2电容的使用概念，以致初---次级之间也“不知不觉”地用了Y2电容。 6、设备的防电击保护类别： Ⅰ类设备：采用基本绝缘，而且有保护接地导体； Ⅱ类设备：采用双重绝缘，这类设备既不依靠保护接地，也不依靠安装条件的保护措施； Ⅲ类设备：SELV供电，且不会产生危险电压； 7、电源上的铭牌标示 i.电源额定值标志 1）额定电压及电流 对具有额定电压范围的设备: 100V—240V; 2.8A 100V—240V; 2.8—1.1A 200V—240V; 1.4A 对多个额定电压: 120/ 220V ; 2.4/1.2A 2)电源的性质符号: 直流——交流~(GB8898-2001) ii.制造厂商名称或商标识别标记 iii.型号 iv.符号“回”，仅对Ⅱ类设备适用。 ?工程师设计时常见错误： Ⅱ类设备大标贴没有“回”字符 没有LOGO或LOGO与认证证书不是同一公司 交流输入性质用“AC”表示，不用“~”表示 具有额定电压范围或多个额定电压的设备，电流标示本应是“100V—240V; 2.8—1.1A”或“120/ 220V ; 2.4/1.2A”，错写成“100V—240V; 1.1—2.8A” 或“120/ 220V ; 1.2/2.4A” 8、保护接地和等电位连接端子标示 预定要与保护接地导线相连的接线端子 应标示符号，该符号不能用于其它接地端子。 对保护连接导线的端子不要求标示， 太原理工大学课程设计任务书 指导教师签名：日期： 前言 随着电力电子技术的发展，开关电源的应用越来越广泛。反激式开关电源以其设计简单，体积小巧等优势，广泛应用于小功率场合。开关电源以其小型、轻量和高效率的特点，被广泛地应用于各种电气设备和系统中，其性能的优劣直接关系到整个系统功能的实现。开关稳压电源有多种类型，其中单端反激式开关电源由于具有线路简单，所需要的元器件少，能够提供多路隔离输出等优点而广泛应用于小功率电源领域。 本论文根据输入电压经EMI滤波设计整流桥，再与直流变压器开关管构成反激电路。通过输出反馈经UC3842控制占空比，从而使输出电压稳定。反激电路中开关管开通原边线圈储存能量，副边不导通。原边关断时，线圈储存的能量通过互感向负载提供能量。输出电压反馈由TL431和光耦构成，当输出稳定时，有一个稳定的电流；当输出电压增大时，TL431分流增加，发光二极管亮度改变，使三级管电流改变，致使开关管控制导通占空比改变，从而使输出电压减小。另外，芯片UC3842引脚接一电流反馈，通过控制分压值实现截流保护，防止输出过电流。 设计中，直流变压器的设计是重点，需要计算其原边电感，原副边匝数，铁芯的选择，根据这些参数构造电路图，计算各电容电阻值及二极管承受的反压，选择合适的型号。 论文先介绍了开关电源及反激式开关电源，然后介绍器件选型，再分部分介绍主电路、控制电路和保护电路，最后附表为选择时参数参考表和总电路图。 目录 前言 第一章开关电源概述 (1) 1.1开关电源综述 (1) 1.2反激式开关电源介绍 (2) 第二章总体方案的确定 (2) 2.1总体设计思路及框图 (2) 2.2仿真原理图 (3) 第三章具体电路设计 (5) 3.1EMI滤波电路 (5) 3.2整流滤波电路设计 (6) 3.3高频变压器的设计 (7) 3.4控制反馈电路的设计 (15) 3.5保护电路的设计 (17) 3.6输出侧滤波电路设计 (18) 第四章电路仿真与结果 (19) 4.1 EMI滤波电路 (19) 4.2整流电路 (21) 4.3反激型电路 (22) 4.4反馈电路 (23) 4.5总电路 (24) 心得体会 (25) 参考文献 (26) 开关电源安全距离及其相关安全要求 姓名：XXX 部门：XXX 日期：XXX 开关电源安全距离及其相关安全要求 安全距离包括电气间隙（空间距离），爬电距离（沿面距离）和绝缘穿透距离 1、电气间隙：两相邻导体或一个导体与相邻电机壳表面的沿空气测量的最短距离。 2、爬电距离：两相邻导体或一个导体与相邻电机壳表面的沿绝绝缘表面测量的最短距离。 电气间隙的决定：根据测量的工作电压及绝缘等级，即可决定距离 一次侧线路之电气间隙尺寸要求，见表 3 及表4 二次侧线路之电气间隙尺寸要求见表5 但通常：一次侧交流部分：保险丝前L- N>2.5mm L.NPE（大地） > 2.5mm保险丝装置之后可不做要求，但尽可能保持一定距离以避免发生短路损坏电源。 一次侧交流对直流部分》2.0mm 一次侧直流地对大地》2.5mm（一次侧浮接地对大地） 一次侧部分对二次侧部分》4.0mm跨接于一二次侧之间之元器件二次侧部分之电隙间隙》0.5mm即可二次侧地对大地》1.0mm!卩可 附注：决定是否符合要求前，内部零件应先施于10N力，外壳施以30N力，以减少其距离，使确认为最糟情况下，空间距离仍符合规定。爬电距离的决定： 根据工作电压及绝缘等级，查表 6 可决定其爬电距离 但通常： (1)、一次侧交流部分：保险丝前L- N>2.5mm L.N大地》2.5mm， 保险丝之后可不做要求，但尽量保持一定距离以避免短路损坏电源。 (2)、一次侧交流对直流部分》2.0mm (3)、一次侧直流地对地》4.0mm如一次侧地对大地 (4)、一次侧对二次侧》6.4mm如光耦、Y电容等元器零件脚间距w 6.4mm要开槽。 (5)、二次侧部分之间》0.5mm即可 (6)、二次侧地对大地》2.0mm以上 (7)、变压器两级间》8.0mm以上 3、绝缘穿透距离： 应根据工作电压和绝缘应用场合符合下列规定： --对工作电压不超过50V(71V交流峰值或直流值)，无厚度要求； -- 附加绝缘最小厚度应为0.4mm； -- 当加强绝缘不承受在正常温度下可能会导致该绝缘材料变形或性能降低的任何机械应力时的，则该加强绝缘的最小厚度应为0.4mm。 如果所提供的绝缘是用在设备保护外壳内，而且在操作人员维护时 不会受到磕碰或擦伤，并且属于如下任一种情况，则上述要求不适用于不论其厚度如何的薄层绝缘材料； -- 对附加绝缘，至少使用两层材料，其中的每一层材料能通过对附加绝缘的抗电强度试验；或者： -- 由三层材料构成的附加绝缘，其中任意两层材料的组合都能通过 附加绝缘的抗电强度试验；或者： -- 对加强绝缘，至少使用两层材料，其中的每一层材料能通过对加强绝缘的抗电强度试验；或者： -- 由三层绝缘材料构成的加强绝缘，其中任意两层材料的组合都能 首先从开关电源的设计及生产工艺开始描述吧，先说说印制板的设计。开关电源工作在高频率,高脉冲状态，属于模拟电路中的一个比较特殊种类。布板时须遵循高频电路布线原则。 1、布局:脉冲电压连线尽可能短,其中输入开关管到变压器连线，输出变压器到整流管连接线。脉冲电流环路尽可能小如输入滤波电容正到变压器到开关管返回电容负。输出部分变压器出端到整流管到输出电感到输出电容返回变 压器电路中X电容要尽量接近开关电源输入端,输入线应避 免与其他电路平行，应避开。 Y电容应放置在机壳接地端子或FG连接端。共摸电感应与变压器保持一定距离，以避免 磁偶合。如不好处理可在共摸电感与变压器间加一屏蔽，以上几项对开关电源的EMC性能影响较大。 输出电容一般可采用两只一只靠近整流管另一只应 靠近输出端子,可影响电源输出纹波指标，两只小容量电容 并联效果应优于用一只大容量电容。发热器件要和电解电容保持一定距离，以延长整机寿命，电解电容是开关电源寿命的瓶劲,如变压器、功率管、大功率电阻要和电解保持距离，电解之间也须留出散热空间,条件允许可将其放置在进风口控制部分要注意:高阻抗弱信号电路连线要尽量短 如取样反馈环路，在处理时要尽量避免其受干扰、电流取样 信号电路，特别是电流控制型电路，处理不好易出现一些想不到的意外，其中有一些技巧 现以3８43电路举例见图（1）图一效果要好于图二，图二在满载时用示波器观测电流波形上明显叠加尖刺，由于干扰限流点比设计值偏低，图一则没有这种现象、还有开关管驱动信号电路，开关管驱动电阻要靠近开关管,可提高开关管工作可靠性，这和功率 MＯＳFET高直流阻抗电压驱动特性有关。 下面谈一谈印制板布线的一些原则。 线间距：随着印制线路板制造工艺的不断完善和提高,一般加工厂制造出线间距等于甚至小于0．１mｍ已经不存在什么问题,完全能够满足大多数应用场合。考虑到开关电源所采用的元器件及生产工艺，一般双面板最小线间距设 开关电源的PCB布线设计 开关电源PCB排版是开发电源产品中的一个重要过程。许多情况下，一个在纸上设计得非常完美的电源可能在初次调试时无法正常工作，原因是该电源的PCB排版存在着许多问题． 0、引言 为了适应电子产品飞快的更新换代节奏，产品设计工程师更倾向于选择在市场上很容易采购到的AC／DC适配器，并把多组直流电源直接安装在系统的线路板上。由于开关电源产生的电磁干扰会影响到其电子产品的正常工作，正确的电源PCB排版就变得非常重要。开关电源PCB排版与数字电路PCB排版完全不一样。在数字电路排版中，许多数字芯片可以通过PCB软件来自动排列，且芯片之间的连接线可以通过PCB软件来自动连接。用自动排版方式排出的开关电源肯定无法正常工作。所以，没计人员需要对开关电源PCB排版基本规则和开关电源工作原理有一定的了解。 1、开关电源PCB排版基本要点 1.1 电容高频滤波特性 图1是电容器基本结构和高频等效模型。 电容的基本公式是 式(1)显示，减小电容器极板之间的距离(d)和增加极板的截面积(A)将增加电容器的电容量。 电容通常存在等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL)二个寄生参数。图2是电容器在不同工作频率下的阻抗(Zc)。 一个电容器的谐振频率(fo)可以从它自身电容量(C)和等效串联电感量(LESL)得到，即 当一个电容器工作频率在fo以下时，其阻抗随频率的上升而减小，即 当电容器工作频率在fo以上时，其阻抗会随频率的上升而增加，即 当电容器工作频率接近fo时，电容阻抗就等于它的等效串联电阻(RESR)。 电解电容器一般都有很大的电容量和很大的等效串联电感。由于它的谐振频率很低，所以只能使用在低频滤波上。钽电容器一般都有较大电容量和较小等效串联电感，因而它的谐振频率会高于电解电容器，并能使用在中高频滤波上。瓷片电容器电容量和等效串联电感一般都很小，因而它的谐振频率远高于电解电容器和钽电容器，所以能使用在高频滤波和旁路电路上。由于小电容量瓷片电容器的谐振频率会比大电容量瓷片电容器的谐振频率要高，因此，在选择旁路电容时不能光选用电容值过高的瓷片电容器。为了改善电容的高频特性，多个不同特性的电容器可以并联起来使用。图3是多个不同特性的电容器并联后阻抗改善的效果。 开关电源EMI设计-电源PCB设计要点 摘要：由于开关电源的开关特性，容易使得开关电源产生极大的电磁兼容方面的干扰，作为一个电磁兼容工程师，或则一个PCB layout 工程师必须了解电磁兼容问题的原因已经解决措施，特别是layout 工程师，需要了解如何避免脏点的扩大，本文主要介绍了电源PCB 设计的要点。 1，几个基本原理：任何导线都是有阻抗的；电流总是自动选择阻抗最小的路径；辐射强度和电流、频率、回路面积有关；共模干扰和大dv/dt 信号对地互容有关；降低EMI 和增强抗干扰能力的原理是相似的。 2，布局要按电源、模拟、高速数字及各功能块进行分区。 3，尽量减小大di/dt 回路面积，减小大dv/dt 信号线长度（或面积，宽度也不宜太宽，走线面积增大使分布电容增大，一般的做法是：走线的宽度尽量大，但要去掉多余的部分），并尽量走直线，降低其隐含包围区域，以减小辐射。 4，感性串扰主要由大di/dt 环路（环形天线），感应强度和互感成正比，所以减小和这些信号的互感（主要途径是减小环路面积、增大距离）比较关键；容性串扰主要由大dv/dt 信号产生，感应强度和互容成正比，所有减小和这些信号的互容（主要途径是减小耦合有效面积、增大距离，互容随距离的增大降低较快）比较关键。 5，尽量利用环路对消的原则来布线，进一步降低大di/dt 回路的面积，如图1 所示（类似双绞线利用环路对消原理提高抗干扰能力，增大传输距离）： 图1 ，环路对消（boost 电路的续流环） 6，降低环路面积不仅降低了辐射，同时还降低了环路电感，使电路性能更佳。 7，降低环路面积要求我们精确设计各走线的回流路径。 8，当多个PCB 通过接插件进行连接时，也需要考虑使环路面积达到最小，尤其是大di/dt 信号、高频信号或敏感信号。最好一个信号线对应一条地线，两条线尽量靠近，必要时可以用双绞线进行连接（双绞线每一圈的长度对应于噪声半波长的整数倍）。如果大家打开电脑机箱，就可以看到主板到前面板USB 接口就是用双绞线进行连接，可见双绞线连接对于抗干扰和降低辐射的重要性。 9，对于数据排线，尽量在排线中多安排一些地线，并使这些地线均匀分布在排线中，这样可以有效降低环路面积。 10，有些板间连接线虽然是低频信号，但由于这些低频信号中含有大量的高频噪声（通过传导和辐射），如果没有处理好，也很容易将这些噪声辐射出去。 11，布线时首先考虑大电流走线和容易产生辐射的走线。 12，开关电源通常有4 个电流环：输入、输出、开关、续流，（如图2 ）。其中输入、输出两个电流环几乎为直流，几乎不产生emi ，但容易受干扰；开关、续流两个电流环有较大的di/dt ，需要注意。如果输入、输出两个电容用多 开关电源安规主要内容 森树强电子 一. 安全距离规范 (针对初, 次级及高压, 大电流区域PCB布板) 1. 交流输入L - N, N- GND, L- GND间距必须大于 3.5毫米. 2. 初级整流滤波电容正, 负级间距须大于4毫米. 3. 初, 次级间距须大于6毫米(光耦处间距最小). 4. 次级电路电压小于48V的区域布板时一般不作安全间距要求. 注: 电气间隙与爬电距离应符合相关要求. 二. 耐压测试规范 测试内容及标准: 1. 输入–输出耐压测试及标准 l 交流3000V, 1分钟打耐压, 漏电流设为10mA l 耐压仪指示漏电流<10mA, 且无飞弧现象为合格. 2. 输入–大地耐压测试 l 交流1500V, 1分钟打耐压, 漏电流设为10mA l 耐压仪指示漏电流<10mA, 且无飞弧现象为合格. 3. 输出–大地耐压测试 l 直流500V, 1分钟打耐压, 漏电流设为10mA l 耐压仪指示漏电流<10mA, 且无飞弧现象为合格. 注：大地为外壳地.测试仪器为耐压测试仪. 三. 绝缘测试规范 测试内容及标准: 1. 输入 - 大地>500Mohm为合格 2. 输出 - 大地 >500Mohm为合格 3. 输入 - 输出 >500Mohm为合格 四. 温度测试规范 1. 测试内容: 开关电源长时间稳定工作后, 测试开关 MOSFET, 开关变压器, 初级整流滤波电容, 次级整流管, 滤波电感的温度值并记录. 2. 判定标准: 将所测温度数值和相关标准安全值对比, 以 上器件的温度值必须小于安全值. 五. 过载测试规范 测试内容: 对每路输出均单独作过载试验(多路输出不同 时作过载试验). 测试方法及判定标准 (1) 在该路输出开关变压器次级交流输出端加负载并使其带满载, 长时间通电工作. (2) 监测开关变压器(磁芯, 漆包线包)的恒定温度值并记录, 不能超过允许值(厂商提供), 且应有15%左右裕量. 同时, 应无过温度保护动作. (3) 若出现过温度保护, 记录此时温度值. 开关电源PCB设计实例 标签：开关电源PCB 印制电路板的制作 所有开关电源设计的最后一步就是印制电路板(PCB)的线路设计。如果这部分设计不当，PCB也会使电源工作不稳定，发射出过量的电磁干扰(EMI)。设计者的作用就是在理解电路工作过程的基础上，保证PCB设计合理。 开关电源中，有些信号包含丰富的高频分量，因而任何一条PCB引线都可能成为天线。引线的长和宽影响它的电阻和电感量，进而关系到它们的频率响应。即使是传送直流信号的引线，也会从邻近的引线上引入RF(射频)信号，使电路发生故障，或者把这干扰信号再次辐射出去。所有传送交流信号的引线要尽可能短且宽。这意味着任何与多条功率线相连的功率器件要尽可能紧挨在一起，以减短连线长度。引线的长度直接与它的电感量和电阻量成比例，它的宽度则与电感量和电阻量成反比。引线长度就决定了其响应信号的波长，引线越长，它能接收和传送的干扰信号频率就越低，它所接收到的RF(射频)能量也越大。 主要电流环路 每一个开关电源内部都有四个电流环路，每个环路要与其他环路分开。由于它们对PCB布局的重要性，下面把它们列出来： 1．功率开关管交流电流环路。 2．输出整流器交流电流环路。 3．输入电源电流环路。 4．输出负载电流环路。 图59a、b、c画出了三种主要开关电源拓扑的环路。 通常输入电源和负载电流环路并没有什么问题。这两个环路上主要是在直流电流上叠加了一些小的交流电流分量。它们一般有专门的滤波器来阻止交流噪声进入周围的电路。输入和输出电流环路连接的位置只能是相应的输入输出电容的接线端。输入环路通过近似直流的电流对输入电容充电，但它无法提供开关电源所需的脉冲电流。输入电容主要是起到高频能量存储器的作用。类似地，输出滤波电容存储来自输出整流器的高频能量，使输出负载环能以直流方式汲取能量。因此，输入和输出滤波电容接线端的放置很重要。如果输入或输出环与功率开关或整流环的连接没有直接接到电容的两端，交流能量就会从输入或输出滤波电容上流进流出，并通过输入和输出电流环“逃逸”到外面环境中。 功率开关和整流器的交流电流环路包含非常高的PWM开关电源典型的梯形电流波形。这些波形含有延展到远高于基本开关频率的谐波。这些交流电流的峰值有可能是连续输入或输出直流电流的2～5倍。典型的转换时间大约是50ns，因而这两个环路最有可能产生电磁干扰(EMI)。 在电源PCB制作中，这些交流电流环路的布线要在其他引线之前布好。每个环路由三个主要器件组成：滤波电容、功率开关管或整流器、电感或变压器。它们的放置要尽可能靠近。这些器件的方向也要确定好，以使它们之间的电流通路尽可能短。图60就 开关电源PCB设计要点及实例分析 开关电源PCB设计要点及实例分析 开关电源PCB设计要点及实例分析 为了适应电子产品飞快的更新换代节奏，产品设计工程师更倾向于选择在市场上很容易采购到的AC/DC适配器，并把多组直流电源直接安装在系统的线路板上。由于开关电源产生的电磁干扰会影响到其电子产品的正常工作，正确的电源PCB设计就变得非常重要。开关电源PCB设计与数字电路PCB设计完全不一样。在数字电路排版中，许多数字芯片可以通过PCB软件来自动排列，且芯片之间的连接线可以通过PCB软件来自动连接。用自动排版方式排出的开关电源肯定无法正常工作。所以,设计人员需要对开关电源PCB设计基本规则和开关电源工作原理有一定的了解。 1 开关电源PCB设计基本要点 1.1 电容高频滤波特性 图1是电容器基本结构和高频等效模型。 图1 电容器结构和寄生等效串联电阻和电感 电容的基本公式是 C=Εrε0 （1） 式（1）显示，减小电容器极板之间的距离（D）和增加极板的截面积（A）将增加电容器的电容量。 电容通常存在等效串联电阻（ESR）和等效串联电感（ESL）二个寄生参数。图2是电容器在不同工作频率下的阻抗（ZC）。 图2 电容阻抗（ZC）曲线 一个电容器的谐振频率（F0）可以从它自身电容量（C）和等效串联电感量（LESL）得到，即 F0= （2） 当一个电容器工作频率在F0以下时，其阻抗随频率的上升而减小，即 ZC= （3） 当电容器工作频率在F0以上时，其阻抗会随频率的上升而增加，即 ZC=J2πfLESL（4） 当电容器工作频率接近F0时，电容阻抗就等于它的等效串联电阻（RESR）。 电解电容器一般都有很大的电容量和很大的等效串联电感。由于它的谐振频率很低，所以只能使用在低频滤波上。钽电容器一般都有较大电容量和较小等效串联电感， 安规认证中开关电源的安全距离要求 1.安規要求安全距離: a.兩線式:一次側、二次側安全距離:5.5mm min.(為防誤差,預留6mm);加1.0mm破溝則 4.5mm min.(為防誤差,預留5mm) b.三線式: 一次側、二次側安全距離:5.5mm min.(為防誤差,預留6mm);加1.0mm破溝則 4.5mm min.(為防誤差,預留5mm) 一次側、FG安全距離:3.0mm min.(必須確定為FG,否則仍然要預留6mm;加1.0mm破溝則5mm) c.ACL、ACN安全距離:2.5mm min.(加1.0mm破溝則 1.5mm min.) d.一次側高壓安全距離:1.5mm min. e.保險絲兩端銅箔安全距離:2.5mm min.(加1.0mm破溝則 1.5mm min.) 2.PWB製作,佈線最小距離: a.銅箔與銅箔:0.5mm min. b.銅箔與焊點:0.75mm min. c.焊點與焊點:1.0mm min. d.銅箔與板邊:0.25mm min. e.孔邊與孔邊:1.0mm min. f.孔邊與板邊:1.0mm min. 3.PWB製作,佈線最小銅箔寬度: a.2oz:0.5mm min.;1oz:0.3mm min. b.電流承受力:1A/1.0mm min.(加錫則可減少為0.5mm min.) 電氣要求: 1.一次側電流路徑:電路順序;捷徑(越短越佳). 2.二次側電流路徑:電路順序;捷徑(越短越佳). 3.CY1佈線位置:一次側接近大電容負端;二次側接近變壓器地端. 4.回授點佈線位置:正回授端及負回授端接近輸出端. 5.符合雷擊測試要求: a.符合L-N 1KV;L(N)-FG 2KV(V 1.2/50uS、I 8/20uS):加07D471 Varistor 开关电源PCB设计要点及实例分析 开关电源PCB设计要点及实例分析 全站搜索搜索 开关电源PCB设计要点及实例分析 开关电源PCB设计要点及实例分析 为了适应电子产品飞快的更新换代节奏，产品设计工程师更倾向于选择在市场上很容易采购到的AC/DC适配器，并把多组直流电源直接安装在系统的线路板上。由于开关电源产生的电磁干扰会影响到其电子产品的正常工作，正确的电源PCB设计就变得非常重要。开关电源PCB设计与数字电路PCB设计完全不一样。在数字电路排版中，许多数字芯片可以通过PCB软件来自动排列，且芯片之间的连接线可以通过PCB软件来自动连接。用自动排版方式排出的开关电源肯定无法正常工作。所以,设计人员需要对开关电源PCB设计基本规则和开关电源工作原理有一定的了解。 1 开关电源PCB设计基本要点 1.1 电容高频滤波特性 图1是电容器基本结构和高频等效模型。 图1 电容器结构和寄生等效串联电阻和电感 电容的基本公式是 C=Εrε0 （1） 式（1）显示，减小电容器极板之间的距离（D）和增加极板的截面积（A）将增加 电容器的电容量。 电容通常存在等效串联电阻（ESR）和等效串联电感（ESL）二个寄生参数。图2是电容器在不同工作频率下的阻抗（ZC）。 图2 电容阻抗（ZC）曲线 一个电容器的谐振频率（F0）可以从它自身电容量（C）和等效串联电感量（LESL）得到，即 F0= （2） 当一个电容器工作频率在F0以下时，其阻抗随频率的上升而减小，即 ZC= （3） 当电容器工作频率在F0以上时，其阻抗会随频率的上升而增加，即 ZC=J2πfLESL（4） 当电容器工作频率接近F0时，电容阻抗就等于它的等效串联电阻（RESR）。 电解电容器一般都有很大的电容量和很大的等效串联电感。由于它的谐振频率很 开关电源安规设计注意事项 1.零件選用 (1)在零件選用方面,要求掌握: a .安規零件有哪些?(見三.安規零件介紹) b.安規零件要求 安規零件的要求就是要取得安規機構的認証或是符合相關安規標準; c.安規零件額定值 任何零件均必須依MANUFACTURE規定的額定值使用; I 額定電壓; II 額定電流; III 溫度額定值; (2). 零件的溫升限制 a. 一般電子零件: 依零件規格之額定溫度值,決定其溫度上限 b. 線圈類: 依其絕緣系統耐溫決定 Class A ΔT≦75℃ Class E ΔT≦90℃ Class B ΔT≦95℃ Class F ΔT≦115℃ Class H ΔT≦140℃ c. 人造橡膠或PVC被覆之線材及電源線類: 有標示耐溫值T者ΔT≦(T-25)℃ 無標示耐溫值T者ΔT≦50℃ d. Bobbin類: 無一定值,但須做125℃球壓測試; e. 端子類: ΔT≦60℃ f. 溫升限值 I. 如果有規定待測物的耐溫值(Tmax),則: ΔT≦Tmax-Tmra II. 如果有規定待測物的溫升限值(ΔTmax),則: ΔT≦ΔTmax+25-Tmra 其中Tmra=制造商所規定的設備允許操作室溫或是25℃ (3).使用耐然零件: a.PCB: V-1以上; b.FBT, CRT, YOKE :V-2以上; c.WIRING HARNESS:V-2以上; d.CORD ANONORAGE: HB以上; e.其它所有零件: V-2以上或HF-2以上; f.例外情形: 下述零件與電子零件(限會在失誤狀況下,因溫度過高而引燃的電子零件)若相隔13mm以上,或是相互間以至少V-1等級之障礙物隔開,則其耐燃等級要求如下: I.小型的齒輪,凸輪,皮帶,軸承及其它小零件,不須防火証明; II.空氣載液的導管,粉狀物容器及發泡塑膠零件,防火等級為HB以上或HBF以上 g.下述件不須防火証明: 开关电源PCB Layout设计原则 中心议题： 开关电源印制板布线原则 开关电源印制板铜皮走线的一些事项 开关电源印制板大电流走线的处理 反激电源反射电压的一个确定因素 解决方案： 铝基板在开关电源中的应用 多层印制板在开关电源电路中的应用 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。 脉冲电压连线尽可能短，其中输入开关管到变压器连线，输出变压器到整流管连接线。脉冲电流环路尽可能小如输入滤波电容正到变压器到开关管返回电容负。输出部分变压器出端到整流管到输出电感到输出电容返回变压器电路中X电容要尽量接近开关电源输入端，输入线应避免与其他电路平行，应避开。Y电容应放置在机壳接地端子或FG连接端。共摸电感应与变压器保持一定距离，以避免磁偶合。 输出电容一般可采用两只一只靠近整流管另一只应靠近输出端子，可影响电源输出纹波指标，两只小容量电容并联效果应优于用一只大容量电容。发热器件要和电解电容保持一定距离，以延长整机寿命，电解电容是开关电源寿命的瓶劲，如变压器、功率管、大功率电阻要和电解保持距离，电解之间也须留出散热空间，条件允许可将其放置在进风口。 二、印制板布线的一些原则 开关电源测试规范和开关电源测试标准 第一部分：电源指标的概念、定义 一．描述输入电压影响输出电压的几个指标形式 1.绝对稳压系数： A．绝对稳压系数：表示负载不变时，稳压电源输出直流变化量△U0与输入电网变化量△Ui之比。即：K=△U0/△Ui B．相对稳压系数：表示负载不变时，稳压器输出直流电压Uo的相对变化量△Uo与输出电网Ui的相对变化量△Ui之比。即：S=△Uo/Uo/△Ui/Ui 2.电网调整率： 它表示输入电网电压由额定值变化±10%时，稳压电源输出电压的相对变化量，有时也以绝对值表示。 3.电压稳定度： 负载电流保持为额定范围内的任何值，输入电压在规定的范围内变化所引起的输出电压相对变化 △Uo/Uo（百分值），称为稳压器的电压稳定度。 二．负载对输出电压影响的几种指标形式 1.负载调整率（也称电流调整率）： 在额定电网电压下，负载电流从零变化到最大时，输出电压的最大相对变化量，常用百分数表示，有时也用绝对变化量表示。 2.输出电阻（也称等效内阻或内阻）： 在额定电网电压下，由于负载电流变化△IL引起输出电压变化△Uo，则输出电阻为： Ro=|△Uo/△IL|欧 三．纹波电压的几个指标形式 1.最大纹波电压： 在额定输出电压和负载电流下，输出电压的纹波（包括噪声）的绝对值的大小，通常以峰峰值或有效值表示。 2.纹波系数y（%）： 在额定负载电流下，输出纹波电压的有效值Urms与输出直流电压Uo之比，即： y="Urms"/Uo×100% 3.纹波电压抑制比： 在规定的纹波频率（例如50Hz）下，输出电压中的纹波电压Ui~与输出电压中的纹波电压Uo~之比，即：纹波电压抑制比=Ui~/Uo~。 这里声明一下：噪声不同于纹波。纹波是出现在输出端子间的一种与输入频率和开关频率同步的成分，用峰-峰（peak to peak）值表示，一般在输出电压的0.5%以下；噪声是出现在输出端子间的纹波以外的一种高频成分，也用峰-峰（peak to peak）值表示，一般在输出电压的1%左右。纹波噪声是二者的合成，用峰-峰（peak to peak）值表示，一般在输出电压的2%以下。 四．冲击电流： 指输入电压按规定时间间隔接通或断开时，输入电流达到稳定状态前所通过的最大瞬间电流。一般是20A——30A。 五．过流保护： 是一种电源负载保护功能，以避免发生包括输出端子上的短路在内的过负载输 本文仅适用于信息设备用开关电源。 一．安规申请 1．为什么要申请安规认证？ 多都要求出口到其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，欧洲的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。安规申请途径 多有相应的安规机构或实验室来受理安规认证， USA UL, CSA (NRTL/C), ETL, TuV USA… Canada CSA, UL (cUL) Germany TuV Rheinland, TuV Product Service, VDE Netherland Kema Switszerland SEV Norway Nemko Sweden Semko Finland Fimko Denmark Demko UK BSI Japan MITI China CCIB Singapore PSB (Product Safety Bureau) Australia DFT (Department of Fair Trading) 也可以通过代理机构来进行安规认证，如ETS、ITS、AUDIX（信华）等。 3．常见的安规标志 4．适用的安规标准 对于通信用开关电源来说， CE，适用的安规标准是LVD指令和EMC指令； TUV ，适用的安规标准是IEC60950或EN60950； UL和cUL，适用的安规标准是UL1950或UL60950。 5．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；
反激电源的反射电压还与一个参数有关，那就是输出电压，输出电压越低则变压器匝数比越大,变压器漏感越大，开关管承受电压越高，有可能击穿开关管、吸收电路消耗功率越大,有可能使吸收回路功率器件永久失效(特别是采用瞬变电压抑制二极管的电路）。在设计低压输出小功率反激电源的优化过程中必须小心处理,其处理方法有几个：
所谓反开关电源检验规范.
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