企业项目案例 开关电源设计

“电子产品分析与制作”课程资源库建设企业项目案例------开关电源一、设计要求：输入性能1）额定输入电压：100VAC-240VAC；/50HZ-60HZ2）最大输入交流电流：1.8A@230VAC；3）效率：75%（最小）在230VAC输入满载条件下。输出性能1）空载输出电压：6VDC±5%，12VDC±2%2）负载电流：6V/0.5A，12V/1A3）纹波：6V≤100mVp-p,12V≤100mVp-p（用20MHz频宽示波器；输出端加0.1uF瓷片电容、10uF50V电解电容）4）短路保护，输出打嗝式保护。耐压测试初级/次级：3000VAC/5S5mAOK！不击穿！无飞弧！、4．PCB设计要求:1）考虑产品的竞争力，尽量降低器件和生产成本。2）除功率器件、驱动器件等尽量使用贴片元件。3）尺寸：48X78mm，单面板，CEM-1。二、技术文件１、原理图根据上述功能要求和技术参数，其原理图如图1所示：图11）EMI的抑制电路及防浪涌和雷击电路开关电源工作时，其内部的电压和电流波形都是在非常短的时间内上升和下降的，因此，开关电源本身是一个噪声发生源。开关电源的干扰按噪声源种类分为尖峰干扰和谐波干扰两种。使电源产生的扰不至于对电子系统和电网造成危害的根本办法是削弱噪声发生源，或者切断电源噪声和电子系统电网之间的耦合途径。通过采用相应的EMI抑制方法，减少外界对开关电源，或者开关电源对外界的干扰，使具有抗电磁干扰性强，电源稳定性高的特点。其电路如图2所示。图2开关电源电解电容的电压不能突变的特性，通电瞬间电解电容相当于短路，此时会产生一个很大的浪涌电流，容易使空气开关跳闸和损坏保险丝。在电路保险丝之后加一个NTC，负温度系数电阻，可以解决此问题。浪涌电压的主要来源是电网中空中雷击和电网感应雷击、电磁干扰、无线电干扰和静电干扰。这些电压往往会损坏其他电路中元器件，为防止和改善此类问题，我们在电路中在零火线之间加一个压敏电阻，当高压来时，压敏电阻短路使2、PCB设计根据设计要求，除功率电阻、电解电容、变压器，电感，光耦、MOS功率管，散热片等采用DIP封装，其余均采用SMD封装。因为开关电源为高频电路，在设计PCB走线时要注意几个问题，一要注意走线尽可能短粗，单点接地。二要注意信号线和功率线的处理，降低相互干扰。二要注意EMC处理。三要注意散热处理。四要注意安全距离。五要注意车间生产加工的工艺便捷。3．PCB图如下：1）设计图，如图3所示。图32）底层设计图，如图4所示。图43）顶层元件位置图，如图5所示。图54）底层元件位置，如图6所示。图6三、测试环境与测试方法1、测试环境：1）AC输入电源：变频电源一台，输入电压范围:AC100V-AC240V，为生产批量测试，我们选择2个电压AC100VACAC240V，2段测试。2）负载：使用固定电阻测试，6V/0.5A负载使用12R/50W水泥电阻，12V/1A负载使用12R/50W水泥电阻。3）测试仪器：直流电压表2台，直流电流表2台。标准示波器一台，耐压测试仪器一台。2、测试方法：1）输出电压测试。输入AC电压，2组负载开关断开，测试空载电压，2组负载开关同时闭合，测试负载电压和负载电流。2）纹波测试双通道示波器查看2组电压的的纹波系数。3）短路