开关电源

开关电源与IC控制器的PCB设计分析

01、前言

我们电子产品往往60%以上-可靠性方面的问题都出现在电子线路板的PCB设计上;工作及性能良好的PCB需要相关的理论及实践经验;我在产品的设计实践中经常碰到各种各样的问题;比如电子线路板不能通过系统EMS的测试标准,测试关键器件IC的功能引脚时出现高频噪声的问题,电路功能IC引脚检测到干扰噪声进行异常保护等等。通过不断的理论与实践结合;用实战检验我们的理论和实践的差异点!优良的设计跟长期的经验总结是密不可分的!!

我分享一下开关电源与IC控制器PCB设计思路给电子设计爱好者参考。

02、开关电源通过以下的原理示意图分享设计总体原则

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图示为我们常用的两种开关电源的拓扑结构。

A.开关电源拓扑主电流回流路径面积最小化;驱动脉冲电流回路最小化。

B.对于隔离开关电源拓扑结构,电流回路被变压器隔离成两个或多个回路(原边和副边),电流回路要分开最小回流面积布局布线设计。

开关电源 vs LDO电源的原理

我们来谈谈开关电源和LDO电源的一些原理上,指标上的区别对比,目的是分析它们之间的优缺点,从而找到如何在PCB设计上更好的进行选择使用。本来本人是想从直流电源的种类的选择进行切入,查阅了不少资料,发现对直流电源的分类不太明确,按类型分,按电路结构分,按拓扑分都不太一样。有的把它分为线性型,开关型,可控硅整流型和感应型;有的又把它分为化学电源,线性稳压电源和开关型稳压电源,有的分类干脆就分两种,线性型和开关型。

回到我们熟悉的PCB中,大的分类就比较明确了,主要有线性电源和开关电源,其中线性电源主要使用LDO电源,开关电源就是我们通常说的DC-DC电源。其实严谨来说,线性电源不能等同于LDO电源,LDO电源只是线性电源的其中一种,只不过它具有比较低的调整管压差而得名。

LDO,low dropout regulator,中文是低压差线性稳压器,它内部的一般结构如下图:

π型滤波电路在开关电源中的作用

常见的π型滤波电路包括两个电容和一个电感,有RC和LC两种类型,一般在输出电流不大的情况下用RC,并且R的取值不能太大,但效果一般不如LC电路。在LC电路里有一个电感,可以根据输出电流大小和频率高低选择电感量的大小,因为电感体积大且成本高,所以目前多数是采用RC滤波电路。

医疗设备中的开关电源电磁兼容问题

医疗设备产业是关系人们生命健康的新兴产业,而开关电源作为医疗设备必不可少的一部分,相比其他的普通电源有更为苛刻的要求。那么医用的开关电源和我们所使用的普通电源的区别到底在哪里呢?

就目前来说,大部分的医用设备都是和医用电源搭配使用的,而到现在为止,电源行业也在不断的快速发展,电源本身的体积相比以前已经大大缩小了,而且外观、体积等方面也越来越适应现在的需求。

开关转换时,最大效率与最小电磁干扰如何“兼得”?

开关调节器中的快速开关瞬变是有利的,因为这显著降低了开关模式电源中的开关损耗。尤其是在高开关频率时,可以大幅提高开关调节器的效率。但是,快速开关转换也会带来一些负面影响。开关转换频率在20MHz和200MHz之间时,干扰会急剧增加。这就使得开关模式电源开发人员必须在高频率范围内,在高效率和低干扰之间找到良好的折衷方案。

降低开关电源纹波的三个要素

1、储能电感

储能电感在工作频率下的Q值越大越好。很多人只注意到电感量,其实Q值的影响要大得多,电感量是可以在很大范围内波动的,只要满足要求就可以。

2、滤波电容

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