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新人容易忽略模塊電源設(shè)計的一些問題

2018-08-20

    目前電源供應商在市場上推出了種類眾多的模塊電源,不同的產(chǎn)品其輸入電壓、輸出功率、拓撲結(jié)構(gòu)和功能都不相同。雖然適用性較強,但是需要精挑細選才能讓模塊性能得到最大的發(fā)揮,并有高可靠性。對模塊電源不熟悉的朋友可以花兩分鐘閱讀本文,可能有意想不到的收獲。

 

    模塊電源除了在使用過程中需要注意一些事項外,在設(shè)計上和板上直流/直流轉(zhuǎn)換器設(shè)計上也有本身的問題。很多人對此認識不足或不夠重視,主要有輸出噪音測量、同步降壓轉(zhuǎn)換器的擊穿現(xiàn)象、印刷電路板可靠性、磁力系統(tǒng)設(shè)計等問題。

 

    采用開關(guān)模式的模塊電源都會有輸出噪音,其頻率越高就越要采用正確的測量技術(shù),一般采用探針探頭(冷噴嘴探頭),確保測量數(shù)字準確可靠。這種測量技術(shù)可以確保接地環(huán)路縮至最小,在測量時還要將測量儀表出現(xiàn)傳播延遲這個因素計算在內(nèi)。

 

    工程師設(shè)計降壓轉(zhuǎn)換器時容易忽視擊穿問題,每當高端及低端 MOSFET 同時全面或局部啟動時便會出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象,使輸入電壓可以將電流直接輸送到接地。擊穿現(xiàn)象會導致電流在開關(guān)的瞬間出現(xiàn)尖峰,令轉(zhuǎn)換器無法發(fā)揮最高效率。不可采用電流探頭測量擊穿現(xiàn)象,因為探頭的電感會嚴重干擾電路的操作,一般是檢查兩個場效應晶體管 (FET) 的門極/源極電壓看是否有尖峰出現(xiàn)。

 

    時代的發(fā)展使印刷電路板面積越越小,需要處理的電流越來越大,電流密度的增加可能會引致隱蔽式或其他通孔無法執(zhí)行正常功能。印刷電路板有部分隱蔽通孔必須傳送大量電流,對于這些隱蔽通孔來說,其周圍必須有足夠的銅造防護裝置提供保護,才能確保設(shè)計可靠耐用。模塊電源設(shè)計師必須參考印刷電路板廠商的專業(yè)意見,徹底復檢印刷電路板設(shè)計。

 

    磁心是否可靠是一個經(jīng)常容易忽略的問題,大部分輸出電感器都采用鐵粉磁心,因為鐵粉是成本最低的物料。鐵粉是構(gòu)成磁心的原材料,但鐵粉含有小量的雜質(zhì)如錳及鉻,而這些雜質(zhì)會影響磁心的可靠性,影響程度視乎所含雜質(zhì)的數(shù)量。

 

    現(xiàn)在模塊電源因為其薄型化、模塊化、標準化并以積木的體例進行組合的電路拓撲結(jié)構(gòu)得到了日益廣泛的應用,而電源工程師如何才能推出高品質(zhì)、高可靠性、低成本的模塊電源以提升產(chǎn)品競爭力,需要持續(xù)不斷的在電路、物料、生產(chǎn)工藝等多方面進行提升和突破。

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