上一篇文章主要講述了電源在設(shè)計(jì)階段應(yīng)該注意的細(xì)節(jié)部分,本文主要講解在PCB制版和調(diào)試過程中需要注意的細(xì)節(jié)部分。
2、電源PCB設(shè)計(jì)階段應(yīng)注意的細(xì)節(jié)
1、PCB對應(yīng)的SCH網(wǎng)絡(luò)要對應(yīng),方便后續(xù)更新,花不了多少時(shí)間的。
2、PCB的元器件封裝,標(biāo)準(zhǔn)庫里面的按實(shí)際情況需要更改,貼片元件焊盤加大;插件元件的孔徑比元件管腳大0.3mm,焊盤直徑大于孔0.8mm以上,焊盤大些方便焊接,元器件過波峰焊也容易上錫,PCB廠家做出來也不容易破孔。還有很多細(xì)節(jié)的東西多了解些對生產(chǎn)是很大的功勞啊。
3、安規(guī)的要求在PCB上的體現(xiàn),保險(xiǎn)絲的安規(guī)輸入到輸出距離3mm以上,保險(xiǎn)絲帶型號(hào)需要印在PCB上。PCB的板材也有不同的安規(guī)要求,對應(yīng)需要做的認(rèn)證與供應(yīng)商溝通能否滿足要求。相應(yīng)的認(rèn)證編號(hào)需印到PCB上。初級(jí)到次級(jí)的距離8mm以上,Y電容注意選擇Y1還是Y2的,跨距也要求8mm以上,變壓器的初級(jí)與次級(jí),用擋墻或者次級(jí)用三層絕緣線飛線等方法做爬電距離。
4、橋堆前L,N走線距離2.5mm以上,橋堆后高壓+,-距離2.5mm以上。走線為大電流回路先走,面積越小越好。信號(hào)線遠(yuǎn)離大電流走線,避免干擾,IC信號(hào)檢測部分的濾波電容靠近IC,信號(hào)地與功率地分開走,星形接地,或者單點(diǎn)接地,最后匯總到大電容的“-”引腳,避免調(diào)試時(shí)信號(hào)受干擾,或者抗擾度出狀況。
5、IC方向,貼片元器件的方向,盡量放到整排整列,方便過波峰焊上錫,提高產(chǎn)線效率,避免陰影效應(yīng),連錫,虛焊等問題出現(xiàn)。
6、打AI的元器件需要根據(jù)相應(yīng)的規(guī)則放置元器件,之前看過一個(gè)日本的PCB,焊盤做成水滴狀,AI元件的引腳剛好在水滴狀的焊盤上,漂亮。
7、PCB上的走線對輻射影響比較大,可以參考相關(guān)書籍。還有1種情況,PCB當(dāng)單面板布線,弄完后,在頂層敷整塊銅皮接大電容地,抑制傳導(dǎo)和輻射很有效果。
8、布線時(shí),還需要考慮雷擊,ESD時(shí)或其他干擾的電流路徑,會(huì)不會(huì)影響IC。
3、電源調(diào)試階段應(yīng)注意的細(xì)節(jié)
1、萬用表先測試主電流回路上的二極管,MOSFET,有沒有短路,有沒有裝反,變壓器的感量與漏感是否都有測試,變壓器同名端有沒有繞錯(cuò)。
2、開始上電,我的習(xí)慣是先上100V的低壓,PWM沒有輸出。用示波器看VCC,PWM腳,VCC上升到啟動(dòng)電壓,PWM沒有輸出。檢查各引腳的保護(hù)功能是否被觸發(fā),或者參數(shù)不對。找不到問題,查看IC的上電時(shí)序圖,或者IC的datasheet里面IC啟動(dòng)的條件。示波器使用時(shí)需注意,3芯插頭的地線要拔掉,不拔掉的話最好采用隔離探頭掛波形,要不怎么炸機(jī)的都不知道。用2個(gè)以上的探頭時(shí),2根探頭的COM端接同1個(gè)點(diǎn),避免影響電路,或者夾錯(cuò)位置燒東西。
3、IC啟動(dòng)問題解決了,PWM有輸出,發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)時(shí)變壓器嘯叫。掛MOSFET的電流波形,或者看Isense腳底波形是否是三角波,有可能是飽和波形,有可能是方波。需重新核算ΔB,還有種情況,VCC繞組與主繞組繞錯(cuò)位置。也有輸出短路的情況,還有RCD吸收部分的問題,甚至還碰到過TVS壞了短路的情況。
4、輸出有了,但是輸出電壓不對,或者高了,或者低了。這個(gè)需要判斷是初級(jí)到問題,還是次級(jí)的問題。掛輸出二極管電壓電流波形,是否是正常的反激波形,波形不對,估計(jì)就是同名端反了。檢查光耦是否損壞,光耦正常,采用穩(wěn)壓管+1K電阻替換431的位置,即可判斷輸出反饋431部分,或者恒流,或者過載保護(hù)等保護(hù)的動(dòng)作。常見問題,光耦腳位畫錯(cuò),導(dǎo)致反饋到不了前級(jí)。431封裝弄錯(cuò),一般431的封裝有2種,腳位有鏡像了的。同名端的問題會(huì)導(dǎo)致輸出電壓不對。
5、輸出電壓正常了,但是不是精確的12V或者24V,這個(gè)時(shí)候一般采用2個(gè)電阻并聯(lián)的方式來調(diào)節(jié)到精確電壓。采樣電阻必須是1%或者0.5%。
6、輸出能帶載了,帶滿載變壓器有響聲,輸出電壓紋波大。掛PWM波形,是否有大小波或者開幾十個(gè)周期,停幾十個(gè)周期,這樣的情況調(diào)節(jié)環(huán)路。431上的C與RC,現(xiàn)在的很多IC內(nèi)部都已經(jīng)集成了補(bǔ)償,環(huán)路都比較好調(diào)整。環(huán)路調(diào)節(jié)沒有效果,可以計(jì)算下電感感量太大或者太小,也可以重新核算Isense電阻,是否IC已經(jīng)認(rèn)為Isense電阻電壓較小,IC工作在brust mode??梢愿腎sense電阻阻值測試。
7、高低壓都能帶滿載了,波形也正常了。測試電源效率,輸入90V與264V時(shí)效率盡量做到一致(改占空比,匝比),方便后續(xù)安規(guī)測試溫升。電源效率一般參考老機(jī)種效率,或者查能效等級(jí)里面的標(biāo)準(zhǔn)參考。
8、輸出紋波測試,一般都有要求用47uF+104,或者10uF+104電容測試。這個(gè)電解電容的容值影響紋波電壓,電容的高頻低阻特性(不同品牌和系列)也會(huì)影響紋波電壓。示波器測試紋波時(shí)探頭上用彈簧測試探頭測試可以避免干擾尖峰。輸出紋波搞不定的情況下,可以改容量,改電容的系列,甚至考慮采用固態(tài)電容。
9、輸出過流保護(hù),客戶要求精度高的,要在次級(jí)放電流保護(hù)電路,要求精度不高的,一般初級(jí)做過流保護(hù),大部分IC都有集成過流或者過功率保護(hù)。過流保護(hù)一般放大1.1-1.5倍輸出電流。最大輸出電流時(shí),元器件的應(yīng)力都需要測試,并留有余量。電流保護(hù)如增加反饋環(huán)路可以做成恒流模式,無反饋環(huán)路一般為打嗝保護(hù)模式。做好過流保護(hù)還需要測試滿載+電解電容的測試,客戶端有時(shí)提出的要求并未給出是否是容性負(fù)載,能帶多大的電容起機(jī)測試了后心里比較有底。
10、輸出過壓保護(hù),穩(wěn)定性要求高的客戶會(huì)要求放2個(gè)光耦,1個(gè)正常工作的,一個(gè)是做過壓保護(hù)的。無要求的,在VCC的輔助繞組處增加過壓保護(hù)電路,或者IC里面已經(jīng)有集成的過壓保護(hù),外圍器件很少。
11、過溫保護(hù)一般要看具體情況添加的,安規(guī)做高溫測試時(shí)對溫度都有要求,能滿足安規(guī)要求溫度都還可以,除非環(huán)境復(fù)雜或者異常情況,需要增加過溫保護(hù)電路。
12、啟動(dòng)時(shí)間,一般要求為2S,或者3S內(nèi)起機(jī),都比較好做,待機(jī)功耗做到很低功率的方案,一般IC都考慮好了。沒有什么問題。
13、上升時(shí)間和過沖,這個(gè)通過調(diào)節(jié)軟啟動(dòng)和環(huán)路響應(yīng)實(shí)現(xiàn)。
14、負(fù)載調(diào)整率和線性調(diào)整率都是通過調(diào)節(jié)環(huán)路響應(yīng)來實(shí)現(xiàn)。
15、保持時(shí)間,更改輸入大電容容量即可。
16、輸出短路保護(hù),現(xiàn)在IC的短路保護(hù)越做越好,一般短路時(shí),IC的VCC輔助繞組電壓低,IC靠啟動(dòng)電阻供電,IC啟動(dòng)后,Isense腳檢測過流會(huì)做短路保護(hù),停止PWM輸出。一般在264V輸入時(shí)短路功率最大,短路功率控制住2W以內(nèi)比較安全。短路時(shí)需要測試MOSFET的電流與電壓,并通過查看MOSFET的SOA圖(安全工作區(qū))對應(yīng)短路是否超出設(shè)計(jì)范圍。
17、空載起機(jī)后,輸出電壓跳。有可能是輕載時(shí)VCC的輔助繞組感應(yīng)電壓低導(dǎo)致,增加VCC繞組匝數(shù),還有可能是輸出反饋環(huán)路不穩(wěn)定,需要更新環(huán)路參數(shù)。
18、帶載起機(jī)或者空載切重載時(shí)電壓起不來。重載時(shí),VCC輔助繞組電壓高,需查看是否過壓,或者是過流保護(hù)動(dòng)作。
還有變壓器設(shè)計(jì)時(shí)按照正常輸出帶載設(shè)計(jì),導(dǎo)致重載或者過流保護(hù)前變壓器飽和。
19、元器件的應(yīng)力都應(yīng)測試,滿載、過載、異常測試時(shí)元器件應(yīng)力都應(yīng)有余量,余量大小看公司規(guī)定和成本考慮。 性能測試與調(diào)試基本完成。調(diào)試時(shí)把自己想成是設(shè)計(jì)這顆IC的人,就能好好理解IC的工作情況并快速解決問題。 這些全都按記憶寫的,有點(diǎn)亂,有些沒有記錄到,后續(xù)想到了再補(bǔ)上。
下回我們在說說EMC和最終定版時(shí)候注意的細(xì)節(jié)部分!