由于是第一次發帖 希望各位大神盡量吐槽,點評,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,很多時候我們需要耐心、認真、細心、謹慎!
下面我就分享我一個最近做過的項目吧。
挑戰反激無PFC150W
第三季開始了?我怎么不知道呢 呵呵,預熱期 我心急嘛 急著大家砸金磚 馬上開始啦,現在就可以參加! 頂一個,請繼續。
這段時間有項目插進 做了一款24W雙輸出的無Y設計,導致 帖子停了些許時間
加油更新 粗看客戶規格書要求 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 因為后續EMI整改~~
難道大家都沒有什么想說的嗎??一個人的精彩??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”
因為這個項目是去年做的,版本1之前還有一個版本0,這個版本0是之前項目工程師做的,工程師離職了,就交接到下一任工程師手上,結果就出現了一系列的版本,加一系列的整改,調試,看看把之前之后的調試樣機找出了,發圖,參考~! 然而原理圖版本1也是繼版本0之后的調整~! 這個控制IC u1啟動電壓完全靠市電的半波整流嗎?而且不需要穩壓管嗎? 是的 這個引腳還可以對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~
據說這個板子是整過了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,當然板子的變壓器已經不是原來的變壓器了 ,為了好看 加了一個終極版本的變壓器
分享其它論壇的資料,覺得很好,這些資料也在后續的調試EMC中 使用了部分大招(以下內容源于其它電源論壇,一字不漏拷貝,如有疑問,能力范圍內解釋)
F1:保險管的壽命受輸入浪涌電壓和浪涌電流的雙重影響,應該盡可能采用慢恢復型保險管,一般是按照最大輸入電流的兩至三倍選取。AC輸入時,浪涌電壓的影響可能要嚴重些。電池輸入(低壓),如果輸入端抑制不足,浪涌電流對保險管的影響可能要嚴重些。AC輸入時,在工業場合,浪涌電壓也遠比民用場合嚴重,這時防雷器件(參數及結構配置)的設計對保險管的影響尤其突出,必要時還要采用雙(三)保險。相關設計過程可以參考專門針對防雷電路、浪涌電流抑制電路的設計文獻。單保險管要接在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,發熱嚴重。RT1過小,可能會影響到保險管和輸入電解電容的壽命。輸入沖擊電流一般是硬性指標,選擇RT1時一定要仔細的核實最大沖擊電流限制值,如果沒有給出這項要求,可以參考同等功率級別的其他類型產品。在全密封條件下,RT的發熱可能會非常嚴重。另外,如果產品要求低溫啟動測試,RT阻值會變得相當大,很可能導致產品無法正常起機。
X電容:60W的產品,采用0.47uF的X電容,比較保險。換句話說,30W的產品,應該采用0.22uFX電容,120W的產品采用1uF的X電容。盡管這種方法沒有什么科學依據,但是確實屢試不爽。如果你喜歡比較有挑戰性的工作,那就另當別論了。X電容與Y電容不同,X電容容量大一點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,多留條活路。另外,在圖①中,絕大部分人并不認可C4作用,此處存在了很大爭議性。Y電容:Y電容的配置有兩個的,也有四個的;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。這也反映出人們內心對于Y電容充滿深深的恐懼。其實Y電容并沒有錯,性能也較為優良,罪魁禍首都在于磁性材料(共模電感、變壓器)及接地方式,后續分析。
MOV1:壓敏電阻的計算方式并沒有統一標準,一旦對實際情況估算錯誤(擊穿電壓偏低),反而會對產品造成嚴重的危害。在防雷要求不高的民用產品中,一般采用14K471居多,工業場合一般都在500V以上,如14K511,14K561等等。如果你不了解產品的真實用電環境(非居民小區用電),要盡量避免使用500V以下的壓敏電阻。不同的行業,采取的防雷措施不盡相同,論壇上也討論較少,一定要認真仔細的研究,特別是與多個保險管的配置方面。另外,配置防雷管后,耐壓測試時往往會出現誤動作,這也是讓人頭痛的問題。MOV1需要增加熱縮套管。
DB1:小功率產品,選型比較簡單。從散熱的角度考慮,寬范圍60W產品,整流器的最低規格不應該低于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,如存在瞬態高浪涌電壓,整流器的規格應該進一步增大。有種情況很少見(但確實有存在),有部分工程師選擇輸入電解電容時,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)電阻的規格卻特別小。這時候強大的沖擊電流會對保險管和整流器形成致命的威脅。專業的電源制造公司不會出現這種情況,而非專業制造商,在開發系統配套產品時,由于開發人員經驗不足,又缺乏嚴謹的測試規范,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??吹降那闆r是:前級一個¢8~¢16的小磁環(30~1000uH),后級采用一個¢20~¢25的大磁環(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,前后兩個一模一樣的共模線圈,非常美觀。采用這種配置時,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)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品中,不少人也會采用單個¢18~25左右的磁環來設計,這需要開發人員具備足夠的經驗及技巧。共模電感的材質、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結構也有很大的關系。
很多人不曉得如何去計算共模電感值,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在傳導測試時,3*F,1MHZ,5MHZ,20~30MHZ這四個點容易出問題。
注:1、這種方法,只具有規律性,而沒有科學性;
2、共模電感的材質、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),但會產生較高的浪涌電壓;
4、共模磁環,最好只繞兩層,在磁環繞制工藝方面建議多下點功夫;
5、共模濾波的設計原則是如何讓其更有效
對于整改EMC,X電容,Y電容,共模的感量設計真的很多是很實用的 還有雷擊 浪涌這個資料很好,實用~
版本0的X電容就是474+224,Y電容用的就是2個Y串聯。
圖片是調試的時候拍的,去年的事情了,版本0到此over,接下來開始版本1的調試及問題點。
mark,支持老師 沒想到這么快就第三季啦,恭喜樓主搶占先機 我是偷渡的~!~! 哈哈 我算不上什么老師 頂多就是個學生~ mark一下 實用干貨,mark一下, 哈哈 非常感謝支持 也歡迎發表意見及見解 ??! 具體過了EMC那些項目呢?還有能說下 具體能抗的住幾個等級? 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 可以發表意見 謝謝!! 請問變壓器的參數是要自己設計嗎?比如一些智能軟件,輸入參數就能獲得。。還是芯片手冊上有說。。本人小菜鳥一個,麻煩大神請教
反激做的方案嗎? 170W,效率溫升沒問題?
效率88+ 溫度剛剛開始是個問題 后來就沒有問題了
版本1的調試無非就是在按照版本0的基礎上做幾個樣板驗證一下版本0的整改是否OK?結果是如最后一張圖 溫升 溫升 溫升~!~!
公司有科環傳導儀器可以測試,雖然有條線看起來不是很理想 據其他項目工程師說 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的散熱片已經做了這樣的處理,橋堆GBU封裝 獨立散熱片 輸出同步整流mosfTO-220封裝 獨立散熱片 主功率mosf也是獨立散熱片 而且散熱面積是如此的“奢侈”~~其結果還是如上圖結果~
據版本殘留物發現 之前有打樣純銅今的散熱片來處理散熱問題 可想而知 這個熱問題是如此的棘手~
然而從溫度數據可以發現 并不是只有加散熱片的器件熱 看看變壓器 磁環 電解電容 限流電阻 還有其它 難道這在熱設計分布不均勻或是均勻?
來不及處理驗證這些問題的時候,公司另一個項目工程師有項目外出測試輻射(公司沒有輻射儀),借此機會也一起外出測試一下 看看結果回來再做進一步處理。然而:(只上傳最后測試的結果)
要不就是不過 要不就是余量不足~
當時項目開案的時候 因為某些原因 具體原因不詳 后來案子處于呆滯狀態 雖然呆滯 但是一有空余時間 還是馬上分析處理問題。
從第三方測試機構回來后 拿著余量不足的機子 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 這個溫度會比之前還高 溫度的測試已經不用多此一舉了!
搞的像一坨屎一樣,難看
支持
支持!菜鳥一枚,來學習學習,老師好
然而回來之后重心還是在于輻射上面,在輻射結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,因為之前的封裝都是小一號的,然而進入了嚴重的“誤區”(增加散熱面積解決溫度問題)結果并不能達到理想的效果,此處用的滌綸電容的耐溫是85度的,此處溫度已經超過了85度,滌綸已經完全因為高溫變色失效了,電阻也是,所以看到了一個瓷片電容,PCB二極管封裝是DO15的 已經換成了DO27的實物 慢管 1N5408 可想5408有多慢 實則就是一整流二極管 所以這溫度高,用快管有擔心存在輻射問題。如何去折中,如何去選mosf也是很關鍵。
經過反復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驗室,幸好做了充分準備(奮戰到天明的準備)結果過了
是的沒錯過了,但是作為專案項目工程師,知道問題的弊端,溫升 因為過是過了 但是 這測過的不是coolmosf是平面mosf,在公司的時候已經做過接近的溫度實驗,溫度是不合格的,結果回到公司一測試,不說了 版本1就這樣結束了。接下來開始了版本2的開始 結合版本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,對比版本發現mos管的驅動信號,檢流電阻的檢流信號到IC的走線越來越長了O(∩_∩)O~,長的已經看不到邊,VCC反饋環也是(雖然單點接地有5星之稱)但是在這里需要IC地到VCC地然后再回到BUCK地。進而出現了后續的一系列調試及其它問題。
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,共模由小環的改為大環(還有同一環高導的)的線徑加粗減小內阻降低損耗;電解電容(從中元 豐賓 智寶 綠寶石慢慢選?。┻x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(同時也要考慮輻射)(為了這個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 強茂~~)(重點在于衡量溫升 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 從橋堆內部連接方式 從平偉 強茂~~;散熱片做了銅鋁結合,對于銅與鋁導熱系數:銅的導熱系數是比鋁高的,對于散熱系數:鋁卻比銅高,但還是要結合成本;導熱硅脂也有導熱系數選?。?
做了這么多的選型規格書選型表會發現滿桌都是~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樓可以看出驅動,FB等走線都越來越長了,開始調整參數,從FB腳電容,CS對地電容,431反饋環結合,mosf的選擇(有時間補上)過流點的平衡等一步一步調試~~(初級)
調試好之后的波形(初級)
必須的李大師,必須頂上?。。? 感謝飛哥,飛哥帶我飛! 實實在在的干貨?。。≠潱?! 感謝支持!希望多提寶貴意見,互相學習共同進步!
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,按照匝比計算,Vor=(vo+vd)*n 也就100V這樣,而且出現這樣不均勻的尖峰毛刺,是有問題的。為此也做了不少調試及請教原廠。其中原廠給出的答案是Layout問題,說次級SR走線引起的干擾,為此出現了版本3~茲因當時案子及也為了證明是layout問題,特意手動改了2個手工板,手工割開線路,然后按照原廠給出的layout參考貼上去,然而結果并不理想,懷疑是接得不好,最后加急打了版本3的出現~
繼續lz
哈哈,謝謝關注!
然而版本3按照原廠提供的layout參考修改結果是:然并卵~
套路都是老了的整Y,整共模,整變壓器屏蔽,結合效率,結合可靠性及溫升(其實這次的整改溫升實驗沒有做完就出去第三方了~結果更加悲哀~)整改了5個方案,因為考慮到傳導越好輻射估計就難整了 所以做了幾種方案去處理~
這次出去已經做好了必過的決心,去的時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+不同磁導率的磁環、RCD吸收不同參數的慢、快二極管和不同阻值的電阻、驅動的貼片電阻、輸出吸收的貼片電容、帶了5臺不同方案不同變壓器參數的樣機,另外還特意再打了3個不一樣參數的變壓器作備用(結果沒有用上真的呵呵了)
傳導和輻射的整改需要耐心一步一步調試,經驗加理論非常重要!
案子進行到這里,對于RCD吸收做了很多溫度測試對比,主要還是針對溫度EMI的適中優化,最后總結的推薦論壇MKO145大神關于RCD的神貼,非常值得學習,內容與實踐非常強悍~
PCBlayout版本的改變也會或多或少的出現一些常規問題:如圖,畫圈的地方,靜電問題。安規靜電要求:空8接4,空氣放電只要是針對外殼的細縫的連接強弱性,接觸放電只要是針對整體,外殼、輸出、輸入線的測試。
此產品是外殼鎖螺絲的,看絲印已經發現,SR的驅動線已經在陰影區了,安規要求沒有問題,空氣接觸12KV的時候次級SR的IC掛了,前級AC端也有這個陰影區問題,靜電的時候保險管也掛了;板上加的幾處放電針都是為了打靜電的時候給靜電一個泄放回路
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,這些都是調試過程中碰到的問題點,差模雷擊整改(針對此才產品)安規保險絲、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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