由于是第一次發(fā)帖 希望各位大神盡量吐槽,點(diǎn)評,扔雞蛋 、砸磚頭(限金磚,不可以砸人)、小李不勝感激萬分感謝!
做電源RD的,很多時(shí)候我們需要耐心、認(rèn)真、細(xì)心、謹(jǐn)慎!
下面我就分享我一個(gè)最近做過的項(xiàng)目吧。
挑戰(zhàn)反激無PFC150W
第三季開始了?我怎么不知道呢 呵呵,預(yù)熱期 我心急嘛 急著大家砸金磚 馬上開始啦,現(xiàn)在就可以參加! 頂一個(gè),請繼續(xù)。
這段時(shí)間有項(xiàng)目插進(jìn) 做了一款24W雙輸出的無Y設(shè)計(jì),導(dǎo)致 帖子停了些許時(shí)間
加油更新 粗看客戶規(guī)格書要求 得出以下信息:
輸入要求:
輸出要求:
這是初步~
原理圖版本1走起~
為什么說是原理圖版本1呢 因?yàn)楹罄m(xù)EMI整改~~
難道大家都沒有什么想說的嗎??一個(gè)人的精彩??接著上版本1的PCBlayout圖:
為了能過EMI,不惜成本,加了三級共模,可想而知,EMI是多么的“詭異”
因?yàn)檫@個(gè)項(xiàng)目是去年做的,版本1之前還有一個(gè)版本0,這個(gè)版本0是之前項(xiàng)目工程師做的,工程師離職了,就交接到下一任工程師手上,結(jié)果就出現(xiàn)了一系列的版本,加一系列的整改,調(diào)試,看看把之前之后的調(diào)試樣機(jī)找出了,發(fā)圖,參考~! 然而原理圖版本1也是繼版本0之后的調(diào)整~! 這個(gè)控制IC u1啟動電壓完全靠市電的半波整流嗎?而且不需要穩(wěn)壓管嗎? 是的 這個(gè)引腳還可以對X電容泄放電功能 是一款比較理想的IC~ 找了大半天,終于找到了版本0的板子~
據(jù)說這個(gè)板子是整過了EMC的,所以,接手后的原理圖1,前級為什么是三級共模,原因出來了。
板子整得很殘忍,當(dāng)然板子的變壓器已經(jīng)不是原來的變壓器了 ,為了好看 加了一個(gè)終極版本的變壓器
分享其它論壇的資料,覺得很好,這些資料也在后續(xù)的調(diào)試EMC中 使用了部分大招(以下內(nèi)容源于其它電源論壇,一字不漏拷貝,如有疑問,能力范圍內(nèi)解釋)
F1:保險(xiǎn)管的壽命受輸入浪涌電壓和浪涌電流的雙重影響,應(yīng)該盡可能采用慢恢復(fù)型保險(xiǎn)管,一般是按照最大輸入電流的兩至三倍選取。AC輸入時(shí),浪涌電壓的影響可能要嚴(yán)重些。電池輸入(低壓),如果輸入端抑制不足,浪涌電流對保險(xiǎn)管的影響可能要嚴(yán)重些。AC輸入時(shí),在工業(yè)場合,浪涌電壓也遠(yuǎn)比民用場合嚴(yán)重,這時(shí)防雷器件(參數(shù)及結(jié)構(gòu)配置)的設(shè)計(jì)對保險(xiǎn)管的影響尤其突出,必要時(shí)還要采用雙(三)保險(xiǎn)。相關(guān)設(shè)計(jì)過程可以參考專門針對防雷電路、浪涌電流抑制電路的設(shè)計(jì)文獻(xiàn)。單保險(xiǎn)管要接在L線上,且玻璃管引線封裝最好增加一層熱縮套管,并且在PCB板上標(biāo)明容量。
RT1:熱敏電阻的主要作用是抑制輸入浪涌電流,RT1過大,發(fā)熱嚴(yán)重。RT1過小,可能會影響到保險(xiǎn)管和輸入電解電容的壽命。輸入沖擊電流一般是硬性指標(biāo),選擇RT1時(shí)一定要仔細(xì)的核實(shí)最大沖擊電流限制值,如果沒有給出這項(xiàng)要求,可以參考同等功率級別的其他類型產(chǎn)品。在全密封條件下,RT的發(fā)熱可能會非常嚴(yán)重。另外,如果產(chǎn)品要求低溫啟動測試,RT阻值會變得相當(dāng)大,很可能導(dǎo)致產(chǎn)品無法正常起機(jī)。
X電容:60W的產(chǎn)品,采用0.47uF的X電容,比較保險(xiǎn)。換句話說,30W的產(chǎn)品,應(yīng)該采用0.22uFX電容,120W的產(chǎn)品采用1uF的X電容。盡管這種方法沒有什么科學(xué)依據(jù),但是確實(shí)屢試不爽。如果你喜歡比較有挑戰(zhàn)性的工作,那就另當(dāng)別論了。X電容與Y電容不同,X電容容量大一點(diǎn)也不會讓其他地方變得更加惡劣。在成本不是主要因素的情況下,對自己好一點(diǎn),多留條活路。另外,在圖①中,絕大部分人并不認(rèn)可C4作用,此處存在了很大爭議性。Y電容:Y電容的配置有兩個(gè)的,也有四個(gè)的;有102的,也有222、472的,有串磁珠的,也有串電阻的,只要EMI都能過,只要泄露電流沒超,都是萬歲!總之五花八門,千奇百怪。這也反映出人們內(nèi)心對于Y電容充滿深深的恐懼。其實(shí)Y電容并沒有錯(cuò),性能也較為優(yōu)良,罪魁禍?zhǔn)锥荚谟诖判圆牧希ü材k姼小⒆儔浩鳎┘敖拥胤绞剑罄m(xù)分析。
MOV1:壓敏電阻的計(jì)算方式并沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),一旦對實(shí)際情況估算錯(cuò)誤(擊穿電壓偏低),反而會對產(chǎn)品造成嚴(yán)重的危害。在防雷要求不高的民用產(chǎn)品中,一般采用14K471居多,工業(yè)場合一般都在500V以上,如14K511,14K561等等。如果你不了解產(chǎn)品的真實(shí)用電環(huán)境(非居民小區(qū)用電),要盡量避免使用500V以下的壓敏電阻。不同的行業(yè),采取的防雷措施不盡相同,論壇上也討論較少,一定要認(rèn)真仔細(xì)的研究,特別是與多個(gè)保險(xiǎn)管的配置方面。另外,配置防雷管后,耐壓測試時(shí)往往會出現(xiàn)誤動作,這也是讓人頭痛的問題。MOV1需要增加熱縮套管。
DB1:小功率產(chǎn)品,選型比較簡單。從散熱的角度考慮,寬范圍60W產(chǎn)品,整流器的最低規(guī)格不應(yīng)該低于2A。在成本不苛刻的條件下,一般采用4A即可。對于某些特殊場合,如存在瞬態(tài)高浪涌電壓,整流器的規(guī)格應(yīng)該進(jìn)一步增大。有種情況很少見(但確實(shí)有存在),有部分工程師選擇輸入電解電容時(shí),會選擇超大的容量(可能是量不大,又是自家用),而浪涌抑制(熱敏)電阻的規(guī)格卻特別小。這時(shí)候強(qiáng)大的沖擊電流會對保險(xiǎn)管和整流器形成致命的威脅。專業(yè)的電源制造公司不會出現(xiàn)這種情況,而非專業(yè)制造商,在開發(fā)系統(tǒng)配套產(chǎn)品時(shí),由于開發(fā)人員經(jīng)驗(yàn)不足,又缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y試規(guī)范,而忽略這些潛在的隱患。
共模電感:上面分別給出了三種配置,方案①,這種配置比較多。我們經(jīng)常看到的情況是:前級一個(gè)¢8~¢16的小磁環(huán)(30~1000uH),后級采用一個(gè)¢20~¢25的大磁環(huán)(15~30mH),前級作用在高頻,后級低頻,高低搭配剛好合適。方案②,這種情況也較為常見,前后兩個(gè)一模一樣的共模線圈,非常美觀。采用這種配置時(shí),為了保證較好的濾波效果(降低分布電容),每一級的電感量(匝數(shù))不能太高。這樣不僅會降低共模電感的分布電容,繞制工藝也會相對簡單,而且美觀,就是成本較高。方案③,一般對EMI要求較低的產(chǎn)品較多使用,低成本EE型共模電感最為常見。部分對成本要求苛刻的產(chǎn)品中,不少人也會采用單個(gè)¢18~25左右的磁環(huán)來設(shè)計(jì),這需要開發(fā)人員具備足夠的經(jīng)驗(yàn)及技巧。共模電感的材質(zhì)、形狀、繞制工藝對濾波效果影響較大,而且EMI濾波元件配置與整機(jī)結(jié)構(gòu)也有很大的關(guān)系。
很多人不曉得如何去計(jì)算共模電感值,下面是一種參考方法(適用于中小功率)。
100KHZ------30mH
1.0MHZ------3.0mH
10MHZ-------300uH
100MHZ------30uH
5.0MHZ------600uH
30MHZ-------100uH在傳導(dǎo)測試時(shí),3*F,1MHZ,5MHZ,20~30MHZ這四個(gè)點(diǎn)容易出問題。
注:1、這種方法,只具有規(guī)律性,而沒有科學(xué)性;
2、共模電感的材質(zhì)、形狀、繞制工藝對其濾波效果影響非常大;
3、共模電感不會飽和(對稱繞制),但會產(chǎn)生較高的浪涌電壓;
4、共模磁環(huán),最好只繞兩層,在磁環(huán)繞制工藝方面建議多下點(diǎn)功夫;
5、共模濾波的設(shè)計(jì)原則是如何讓其更有效
對于整改EMC,X電容,Y電容,共模的感量設(shè)計(jì)真的很多是很實(shí)用的 還有雷擊 浪涌這個(gè)資料很好,實(shí)用~
版本0的X電容就是474+224,Y電容用的就是2個(gè)Y串聯(lián)。
圖片是調(diào)試的時(shí)候拍的,去年的事情了,版本0到此over,接下來開始版本1的調(diào)試及問題點(diǎn)。
mark,支持老師 沒想到這么快就第三季啦,恭喜樓主搶占先機(jī) 我是偷渡的~!~! 哈哈 我算不上什么老師 頂多就是個(gè)學(xué)生~ mark一下 實(shí)用干貨,mark一下, 哈哈 非常感謝支持 也歡迎發(fā)表意見及見解 !! 具體過了EMC那些項(xiàng)目呢?還有能說下 具體能抗的住幾個(gè)等級? 版本3就是EMC, 版本四就是 取消EMC 其中遇到很多很多問題 還望大神 可以發(fā)表意見 謝謝!! 請問變壓器的參數(shù)是要自己設(shè)計(jì)嗎?比如一些智能軟件,輸入?yún)?shù)就能獲得。。還是芯片手冊上有說。。本人小菜鳥一個(gè),麻煩大神請教
反激做的方案嗎? 170W,效率溫升沒問題?
效率88+ 溫度剛剛開始是個(gè)問題 后來就沒有問題了
版本1的調(diào)試無非就是在按照版本0的基礎(chǔ)上做幾個(gè)樣板驗(yàn)證一下版本0的整改是否OK?結(jié)果是如最后一張圖 溫升 溫升 溫升~!~!
公司有科環(huán)傳導(dǎo)儀器可以測試,雖然有條線看起來不是很理想 據(jù)其他項(xiàng)目工程師說 那條線問題不大 第三方測試是沒有問題的 所以沒有多究~
版本1的散熱片已經(jīng)做了這樣的處理,橋堆GBU封裝 獨(dú)立散熱片 輸出同步整流mosfTO-220封裝 獨(dú)立散熱片 主功率mosf也是獨(dú)立散熱片 而且散熱面積是如此的“奢侈”~~其結(jié)果還是如上圖結(jié)果~
據(jù)版本殘留物發(fā)現(xiàn) 之前有打樣純銅今的散熱片來處理散熱問題 可想而知 這個(gè)熱問題是如此的棘手~
然而從溫度數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn) 并不是只有加散熱片的器件熱 看看變壓器 磁環(huán) 電解電容 限流電阻 還有其它 難道這在熱設(shè)計(jì)分布不均勻或是均勻?
來不及處理驗(yàn)證這些問題的時(shí)候,公司另一個(gè)項(xiàng)目工程師有項(xiàng)目外出測試輻射(公司沒有輻射儀),借此機(jī)會也一起外出測試一下 看看結(jié)果回來再做進(jìn)一步處理。然而:(只上傳最后測試的結(jié)果)
要不就是不過 要不就是余量不足~
當(dāng)時(shí)項(xiàng)目開案的時(shí)候 因?yàn)槟承┰?具體原因不詳 后來案子處于呆滯狀態(tài) 雖然呆滯 但是一有空余時(shí)間 還是馬上分析處理問題。
從第三方測試機(jī)構(gòu)回來后 拿著余量不足的機(jī)子 再次做了評估,如圖 MOSF D極穿了電阻 還在D-S極加P 可想而知 這個(gè)溫度會比之前還高 溫度的測試已經(jīng)不用多此一舉了!
搞的像一坨屎一樣,難看
支持
支持!菜鳥一枚,來學(xué)習(xí)學(xué)習(xí),老師好
然而回來之后重心還是在于輻射上面,在輻射結(jié)合溫升這一塊做了一些小改動,主要還是集中在mosf這一小部分,
如圖,因?yàn)橹暗姆庋b都是小一號的,然而進(jìn)入了嚴(yán)重的“誤區(qū)”(增加散熱面積解決溫度問題)結(jié)果并不能達(dá)到理想的效果,此處用的滌綸電容的耐溫是85度的,此處溫度已經(jīng)超過了85度,滌綸已經(jīng)完全因?yàn)楦邷刈兩Я耍娮枰彩牵钥吹搅艘粋€(gè)瓷片電容,PCB二極管封裝是DO15的 已經(jīng)換成了DO27的實(shí)物 慢管 1N5408 可想5408有多慢 實(shí)則就是一整流二極管 所以這溫度高,用快管有擔(dān)心存在輻射問題。如何去折中,如何去選mosf也是很關(guān)鍵。
經(jīng)過反復(fù)折騰之后溫度是有所改善了 選擇了一款韓國牌子Semihow的coolmosf 內(nèi)阻150毫歐,溫度在接受范圍了 不過余量不大,然后匆匆去了第三方實(shí)驗(yàn)室,幸好做了充分準(zhǔn)備(奮戰(zhàn)到天明的準(zhǔn)備)結(jié)果過了
是的沒錯(cuò)過了,但是作為專案項(xiàng)目工程師,知道問題的弊端,溫升 因?yàn)檫^是過了 但是 這測過的不是coolmosf是平面mosf,在公司的時(shí)候已經(jīng)做過接近的溫度實(shí)驗(yàn),溫度是不合格的,結(jié)果回到公司一測試,不說了 版本1就這樣結(jié)束了。接下來開始了版本2的開始 結(jié)合版本1的整改而整改~
上次版本2和版本3的原理和PCB圖 版本2和3的原理是一樣的 板子是器件的封裝不一樣,
結(jié)合版本1的整改,雙Y 取消一級共模 取消一級X電容,然而每次版本的更改 layout都會發(fā)生或大或小甚至是大改~~~你知道改圖的“痛苦”不~~~~~~PCB版本3和2主要是橋堆封裝由GBU改為了KBJ,散熱片獨(dú)立了一大塊整體,之前是分開散熱的。
PCBlayout的首要條件是走通,對比版本發(fā)現(xiàn)mos管的驅(qū)動信號,檢流電阻的檢流信號到IC的走線越來越長了O(∩_∩)O~,長的已經(jīng)看不到邊,VCC反饋環(huán)也是(雖然單點(diǎn)接地有5星之稱)但是在這里需要IC地到VCC地然后再回到BUCK地。進(jìn)而出現(xiàn)了后續(xù)的一系列調(diào)試及其它問題。
對于溫度的整改(在空間允許、成本可控的情況下)做了一系列的處理,共模由小環(huán)的改為大環(huán)(還有同一環(huán)高導(dǎo)的)的線徑加粗減小內(nèi)阻降低損耗;電解電容(從中元 豐賓 智寶 綠寶石慢慢選取)選擇ESR更小的,紋波電流也會小很多溫度也會低不少;RCD鉗位在尖峰允許的情況下盡量減輕(同時(shí)也要考慮輻射)(為了這個(gè)D的選取做了不少溫度測試,也選擇了不少管子,從1N5408 FR308 HER308 R6封裝的6A10 10A10 FR607 從長電 平偉 強(qiáng)茂~~)(重點(diǎn)在于衡量溫升 TRR 并且兼容輻射)更加離譜到還選擇了用TO-220封裝的去測試溫度;橋堆也是如此從芯片130-140 從橋堆內(nèi)部連接方式 從平偉 強(qiáng)茂~~;散熱片做了銅鋁結(jié)合,對于銅與鋁導(dǎo)熱系數(shù):銅的導(dǎo)熱系數(shù)是比鋁高的,對于散熱系數(shù):鋁卻比銅高,但還是要結(jié)合成本;導(dǎo)熱硅脂也有導(dǎo)熱系數(shù)選取;
做了這么多的選型規(guī)格書選型表會發(fā)現(xiàn)滿桌都是~亂~
版本2改了layout之后 還改了其它器件選型之后問題來了,波形畸變;從39樓可以看出驅(qū)動,F(xiàn)B等走線都越來越長了,開始調(diào)整參數(shù),從FB腳電容,CS對地電容,431反饋環(huán)結(jié)合,mosf的選擇(有時(shí)間補(bǔ)上)過流點(diǎn)的平衡等一步一步調(diào)試~~(初級)
調(diào)試好之后的波形(初級)
必須的李大師,必須頂上!!! 感謝飛哥,飛哥帶我飛! 實(shí)實(shí)在在的干貨啊!!贊!! 感謝支持!希望多提寶貴意見,互相學(xué)習(xí)共同進(jìn)步!
如下圖是次級的VDS波形,尖峰毛刺非常高,存在因過沖擊穿mosf的隱患,按照匝比計(jì)算,Vor=(vo+vd)*n 也就100V這樣,而且出現(xiàn)這樣不均勻的尖峰毛刺,是有問題的。為此也做了不少調(diào)試及請教原廠。其中原廠給出的答案是Layout問題,說次級SR走線引起的干擾,為此出現(xiàn)了版本3~茲因當(dāng)時(shí)案子及也為了證明是layout問題,特意手動改了2個(gè)手工板,手工割開線路,然后按照原廠給出的layout參考貼上去,然而結(jié)果并不理想,懷疑是接得不好,最后加急打了版本3的出現(xiàn)~
繼續(xù)lz
哈哈,謝謝關(guān)注!
然而版本3按照原廠提供的layout參考修改結(jié)果是:然并卵~
套路都是老了的整Y,整共模,整變壓器屏蔽,結(jié)合效率,結(jié)合可靠性及溫升(其實(shí)這次的整改溫升實(shí)驗(yàn)沒有做完就出去第三方了~結(jié)果更加悲哀~)整改了5個(gè)方案,因?yàn)榭紤]到傳導(dǎo)越好輻射估計(jì)就難整了 所以做了幾種方案去處理~
這次出去已經(jīng)做好了必過的決心,去的時(shí)候帶了很多整改能用上的物料:X電容、Y電容、共模電感、不同廠家不同牌子的高、低壓mos、瓷片電容、銅線+不同磁導(dǎo)率的磁環(huán)、RCD吸收不同參數(shù)的慢、快二極管和不同阻值的電阻、驅(qū)動的貼片電阻、輸出吸收的貼片電容、帶了5臺不同方案不同變壓器參數(shù)的樣機(jī),另外還特意再打了3個(gè)不一樣參數(shù)的變壓器作備用(結(jié)果沒有用上真的呵呵了)
傳導(dǎo)和輻射的整改需要耐心一步一步調(diào)試,經(jīng)驗(yàn)加理論非常重要!
案子進(jìn)行到這里,對于RCD吸收做了很多溫度測試對比,主要還是針對溫度EMI的適中優(yōu)化,最后總結(jié)的推薦論壇MKO145大神關(guān)于RCD的神貼,非常值得學(xué)習(xí),內(nèi)容與實(shí)踐非常強(qiáng)悍~
PCBlayout版本的改變也會或多或少的出現(xiàn)一些常規(guī)問題:如圖,畫圈的地方,靜電問題。安規(guī)靜電要求:空8接4,空氣放電只要是針對外殼的細(xì)縫的連接強(qiáng)弱性,接觸放電只要是針對整體,外殼、輸出、輸入線的測試。
此產(chǎn)品是外殼鎖螺絲的,看絲印已經(jīng)發(fā)現(xiàn),SR的驅(qū)動線已經(jīng)在陰影區(qū)了,安規(guī)要求沒有問題,空氣接觸12KV的時(shí)候次級SR的IC掛了,前級AC端也有這個(gè)陰影區(qū)問題,靜電的時(shí)候保險(xiǎn)管也掛了;板上加的幾處放電針都是為了打靜電的時(shí)候給靜電一個(gè)泄放回路
可靠性——雷擊測試、絕緣阻抗測試、高壓測試、球擊測試、跌落測試、線材拉力測試,這些都是調(diào)試過程中碰到的問題點(diǎn),差模雷擊整改(針對此才產(chǎn)品)安規(guī)保險(xiǎn)絲、壓敏電阻、熱敏電阻、L與N之間的距離、鋸齒波放電針的距離(建議在0.8-1.2mm),公司儀器打不了共模, 所以這里沒有共模的整改共模整,共模整改可以從變壓器、Y電容、光耦、初次級間距及其它一些器件參數(shù)選型、PCBlayout等;絕緣阻抗和高壓整改初次級的安全間距,變壓器的工藝絕緣,PCBlayout及線距,球擊與跌落測試整改PCB焊盤加固,比較重或易碎的元器件點(diǎn)膠(不干膠和乳白色電子硅膠)散熱片加固定腳等、線材拉力測試只要針對線材的材料選型了
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