北研所新员工培训系列教程-单板电源设计入门

单板电源设计入门讲师：武二中编号：T025日期：北研所新员工培训系列教程目录第一部分电源在单板中的地位第二部分

电源输入电路第三部分电源电路的拓朴结构第四部分电源模块的分类和发展方向第五部分电源的指标测试第六部分电源的研究内容电源在单板中的地位单板电源采用-48VDC供电,一般支持-38V~-57V（60)电源。电源模块一般支持到-36V～-72V单板的地包括数字地和模拟地(信号地),还有保护地,保护地和信号地在单板上是分离的.单板面板均接保护地几乎每个单板都要用到电源，是单板正常工作的必要条件电源在单板中的地位－48V：历史原因造成的。使用最早的通讯网是电话网，话机是由电讯局供电的，选48V是在当时的条件下尽可能提高用户到端局的距离（60V是安全电压）。后来为了兼容早期设备、降低成本考虑，局端通讯设备还是用-48V电源。蓄电池组：12V，48V是12V的4倍。电压高，可以降低传输线上的损耗电源在单板中的地位采用负电源：正极接地主要是为了防止电极的腐蚀。电话局蓄电池组-48V或-24V是正极接地，其原因是减少由于继电器或电缆金属外皮绝缘不良时产生的电蚀作用，使继电器和电缆金属外皮受到损坏。因为在电蚀时，金属离子在化学反应下是由正极向负极移动的。继电器线圈和铁芯之间的绝缘不良，就有小电流流过，电池组负极接地时，线圈的导线有可能蚀断。反之，如电池组正极接地，虽然铁芯也会受到电蚀，但线圈的导线不会腐蚀，铁芯的质量较大，不会招致可察觉的后果。正极接地也可以使外线电缆的芯线在绝缘不良时免受腐蚀。（注：隐含条件是继电器铁芯接地）电源在单板中的地位单板电源采用DC-DC变换,输入-48V(-5V),输出电压由单板使用芯片/模块的电源电压确定电源包括电源输入,电源变换,电源滤波,电源分割几个方面.电源在单板中的地位电源在单板中的地位第一部分电源在单板中的地位第二部分

电源输入电路第三部分电源电路的拓朴结构第四部分电源模块的分类和发展方向第五部分电源的指标测试第六部分电源的研究内容目录电源输入电路电源输入要满足EMC设计要求电源输入防反接,过流保护,瞬态抑制,缓启动,电源滤波共模电感,差模/共模滤波模块化设计，根据单板功率选择电源输入电路无缓启功能的单板电源输入电源输入电路有缓启功能的单板电源输入电源输入电路电源模块连接第一部分电源在单板中的地位第二部分

电源输入电路第三部分

电源电路的拓朴结构第四部分电源模块的分类和发展方向第五部分电源的指标测试第六部分电源的研究内容目录电源电路的拓朴结构分布电源结构:采用多个分立的电源模块,每个电源模块输出一路和两路电压电压模块都是隔离的,成本高,体积大.但是效率高适用于电源种类少场合北研早期的单板采用这种方案电源电路的拓朴结构固定电源IBA:采用一个隔离的电源模块,其它各种电源采用非隔离电源模块,都从这个电源输入,低成本,小体积.但是效率低母线电源高,采用降压型的POL目前单板主要采用这种结构电源电路的拓朴结构不固定电源IBA:采用一个隔离的电源模块,其它各种电源采用非隔离电源模块,都从这个电源输入低成本,小体积.高效率96%母线电源高,采用降压型的POL电源跟踪和同步未来可能采用。电源电路的拓朴结构不固定电源IBA:采用一个隔离的电源模块,其它各种电源采用非隔离电源模块,都从这个电源输入低成本,小体积.高效率96%母线电源高,采用降压型的POL电源跟踪和同步未来可能采用。第一部分电源在单板中的地位第二部分

电源输入电路第三部分电源电路的拓朴结构第四部分

电源模块的分类和发展方向第五部分电源的指标测试第六部分电源的研究内容目录电源模块的分类和发展方向电源分类:隔离电源模块/非隔离电源模块隔离电源模块:输入和输出不共地,一般采用变压器隔离.隔离电源模块:封装有:工业标准2“×2”封装工业标准3“×3”封装,全砖,半砖,1/4砖,1/8砖原来都是密封封装,逐渐向开架方向发展模块发展的方向:大功率,高效率,小体积电源模块的分类和发展方向电源模块的分类和发展方向目前我们单板功率一般不超过100W,可以统一选用电源模块,目前单板的电源结构是采用固定电源输出的IBA,中间电压为+5V,光电板还有+15V的电源需求.要求电源选用通用器件,选用前可以通知电源小组,以减少电源种类,和降低成本.选择电源模块:封装,价格,效率,纹波,输入电源范围,输出电压,功率等电源模块的分类和发展方向非隔离模块:非隔离DC-DC模块,LDO非隔离DC-DC模块:输入电压范围在12V以下,输出电压一般是可调的.北研有DCPM1/2,输入电压4.5V~5.5V,输出为1.5V~3.3V,SIP20封装,两路输出032010400010Vi3.0~5.5V/Vo0.75~3.3V/Io16A/52Wmax/50mVp-p/效率95％3.3V@16A//正逻辑//TRIM/非隔离032010500014Vi3.0～5.5V/Vo0.85～3.3V/Io16A/52.4Wmax/50mVp-p/效率90%@Vo1.8V/负逻辑/TRIM/非隔离电源模块的分类和发展方向选择非隔离电源模块:封装,价格,效率,纹波,输入电源范围,输出电压可调范围,功率，控制逻辑。非隔离电源发展方向：输出电压更低，效率更高，占用面积更小，纹波更小。DCNM北研目前正在开发中，输入＋5.V，输出－5.2V。主要供给10G光模块，或2.5G可调谐模块使用。电源模块的分类和发展方向LDO（LowDropoutRegulator）低压差线性稳压器，典型的三端稳压器。优点：纹波小，电路简单，体积小缺点：效率低，需要注意散热，使用于小电流，小功率场合。一般电流大于1A，或者功率超过1W，可以考虑使用非隔离DC-DC模块。电源模块的分类和发展方向选择非隔离电源模块:封装,价格,效率,纹波,输入电源范围,输出电压可调范围,功率，控制逻辑。非隔离电源发展方向：输出电压更低，效率更高，占用面积更小，纹波更小。DCNM北研目前正在开发中，输入＋5.V，输出－5.2V。主要供给10G光模块，或2.5G可调谐模块使用。LDO选择：根据功率选择，考虑封装，输入电压范围，输出电压范围，价格。LDO的发展方向：小体积，低压差，输出电压更低电源模块的分类和发展方向PWM控制芯片，单板上放置非隔离电源模块有困难，或者模块不能提供所需要的电源时，可以采用PWM控制芯片来完成电源的变换PWM控制芯片分为两类：内置MOS管，或外置MOS管，内置MOS管，电路简单，调试工作量小。输出电流受MOS管限制。外置MOS管，对布局，调试要求高，输出电流与MOS有关。电源模块的分类和发展方向电源模块的分类和发展方向电源模块的分类和发展方向数字电源模块（Digital

PWM

）。能提供更稳定的电压和更纯净的电流。不需要“烟囱”式电容而避免了电容“爆浆”。降低了单板的温度。是目前DC-DC控制芯片发展的一个方向。电源模块的分类和发展方向第一部分电源在单板中的地位第二部分

电源输入电路第三部分电源电路的拓朴结构第四部分电源模块的分类和发展方向第五部分

电源的指标测试第六部分电源的研究内容目录电源的指标测试纹波是指在直流电压或电流中，叠加在直流稳定量上的交流分量。电源纹波的测试，要注意地回路尽可能的短，带宽限制20MHz，在开关频率附近测试测试的指标：效率，输出电流能力，输入电压输出电压曲线，输出电压范围，TRIM的调整曲线，开关特性等指标的测试参照北研的测试规程和模板第一部分电源在单板中的地位第二部分

电源输入电路第三部分电源电路的拓朴结构第四部分电源模块的分类和发展方向第五部分电源的指标测试第六部分

电源的研究内容目录电源的究内容电源专题研究小组是由对电源设计方面感兴趣，并有志于部门技术平台建设的员