22个必需知道的开关电源设计疑问|PLC论坛

文章编号：2052时间：2024-12-07人气：

疑问一我们小功率用到最多的反激电源，为什么我们经常选用65K或许100K（这些频率段左近）作为开关频率？有哪些要素制约了？或许哪些状况下我们可以增大开关频率？或许减小开关频率？开关电源为什么经常选用65K或许100K左右范畴作为开关频率，有的人会说IC厂家都是消费这样的IC，当然这也有要素。每个电源的开关频率会选择什么？应该从这里去思索要素。还会有人说频率高了EMC不好过，普通来说是这样，但这不是肯定，EMC与频率有相关，但不是肯定。构想我们的电源开关频率提高了，间接带来的影响是什么?当然是MOS开关损耗增大，由于单位期间开关次数增多了。假设频率减小了会带来什么？开关损耗是减小了，然而我们的储能器件单周期提供的能量就要增多，势必需要的变压器磁性要更大，储能电感要更大了。选取在65K到100K左右就是一个比拟适合的阅历折中，电源就是在折中正当化折中启动。假设在不凡情景下，输入电压比拟低，开关损耗曾经很小了，不在乎这点开关损耗吗，那我们就可以提高开关频率，起到减小磁性器件体积的目的。本问关键：如何选用适合IC的开关频率？干流IC的开关频率为什么是大略是这么一些范畴？开关频率和什么无关，说的是广泛状况，不是想钻牛角尖好多IC还有什么不同的频率。更多的想发散大家思想去留意到这些疑问！我这里想说的广泛状况，关键想提的是开关频率和什么无关，如何去选用适合开关频率，为什么干流IC以及开关频率是这么多，留意不是肯定，是广泛状况，让新手区了解普通行为，当然开关电源想怎样做都可以，要能正当经常使用。1、你是如何知道普通选用65或许100KHZ,作为开关电源的开关频率的？（调研广泛的大厂家干流IC，这二个会比拟多，当然也有一些在这左近，还有一些是可调的开关频率）2、又是如何在上班中发现开关电源开关频率确实上班在65KHZ,或100KHZ的。（从设计角度考量，广泛电源经常使用这个范畴）3、有两张以上的测试65KHZ100KHZ频率的图片说明吗？（何止二张图片，毫有意义）4、你能否知道开关电源可以上班在1.5HZ.（你感觉这样谈有必要，上班没有什么无法以，熟练钻牛角尖，做技术切记钻牛角尖，那你能谈谈为什么广泛电源不上班在1.5HZ，说这个才有意义，你做出1.5HZ的电源纯属毫有意义的事件）提示：做技术人员切记钻牛角尖，我们不是校园钻研派，是须要将通常与通常现联合起来，做进去的产品才是有意义的产品！疑问二疑问三疑问四疑问五电源的传导是怎样构成的？传导的路径有哪些？罕用的手腕？电源的辐射受哪些物品影响？怎样做大功率的EMC。电源传导测量形式是经过接纳输入端口L,N,PE来自电源外部的高频搅扰（普通150K到30M）。处置传导必需弄分明经过哪些路径削弱端口接纳到的搅扰。如图：普通有二种形式：L,N差模成分，以及经过PE地回路的共模成分。有些频率是差共模均有。经过滤波的形式：普通驳回二级共模搭配Y电容来滤去，选用的形式技巧也很关键，布板影响也很大。普通接近端口搁置低U电感，最好是镍锌材质，专门针对高频，绕线形式驳回双线并绕，缩小差模成分。后级普通搁置感量较大，在4MH到10MH左近，只是阅历值，详细须要与Y电容搭配。X电容滤差模也须要接近端口，普通放在二级共模两边。搁置Y电容，电容布板时走线须要加粗，无法外挂，否则成果很差。（这些只是输入滤波网络上做文章）当然也可以从源头高低手，传导是辐射耦合到线路中的结果，削弱了开关辐射也能对传导带来好处。影响辐射的几处普通有MOS管申请速度，整流管导通关断，变压器，以及PFC电感等等。这些电路上的设计须要与其余方面折中不做详述。一些阅历技巧：针对大功率的EMC普通须要参与屏蔽，空谷传声，屏蔽的部位普通有几处选用：第一：输入EMI电路与开关管间屏蔽，这对EMC有很大的作用，很多靠滤波器有效的驳回该方法普通很有成果。第二：变压器首次级屏蔽，普通设计变压器若有空间最好加上屏蔽。第三：散热器的位置能很好充任屏蔽，正当布板应用，散热器接地选用也很关键。第四：判别辐射源头位置，普通有几个便捷的方法，不肯定齐全准确，可以参考，输入线套磁环若对EMC无好处，普通是原边MOS管，输入线套磁环若对EMC有成果，普通是副边输入整流管，尤其是大于100M的高频。可以思索在输入加电容或许共模电感。当然还有很多其余的技巧，尤其是布板环路方面的，前面对LAYOUT会独自解说。疑问六我们选用拓扑时须要思索哪些方面的要素？各种拓扑经常使用环境及优缺陷？设计电源的第一步不知道大家会想到什么呢?我是这么想，粗疏钻研客户的技术目的要求，转换为电源的规格书，与客户沟通目的，不同的目的象征着设计难度和老本，也是对我提出的疑问有很大的影响，选用拓扑时依据我们的电源目的联分解原本思索的，哪罕用的几种拓扑特点在哪呢？这里关键谈隔离式，非隔离式运行有限，当然也是老本最低的。反激特点：实用在小于150W，通常这么说，实践大于75W就很少用，不谈很不凡的状况。反激的有点老本低，调试容易（相关于半桥，全桥），关键是磁芯单向励磁，功率由局限性，效率也不高，关键是硬开关，漏感大等等要素。全电压范畴（85V-264V）效率普通在80%以下，单电压到达80%很容易。正激特点：功率适中，可做中小功率，功率普通在200W以下，当然可以做很大功率，只是不经常这么做，要素是正激和反激一样单向励磁，做大功率磁芯体积要求大，当然驳回2个变压器串并联的也有，留意只谈普通情景，不误导新人。正激有点，老本适中，当然比反激高，优势效率比反激高，尤其驳回有源箝位做原边排汇，将漏感能量从新应用。半桥：目前比拟火的是LLC谐振半桥，中小功率，大功率通吃型。（普通大于100W小于3KW）。特点老本比反激正激高，由于多用了1个MOS管（双向励磁）和1个整流管，管理IC也贵，环路设计业复杂（普通驳回运放，尤其还要做电流环）。优势:驳回软开关，EMC好，效率极高，比正激高，我做过960W LLC,效率可达96%以上（全电压）（当然PFC是驳回无桥形式）。其它半桥我不介绍，至少我不会去用，比拟老的不对称桥，很难做到软开关，LLC成熟以前用的多，如今很少用，至少艾默生等大公司都偏差于LLC，跟着干流走普通都不会错。全桥：普通用在大于2KW以上，首推移相全桥，特点，双向励磁，MOS管应力小，比LLC应力小一半，大功率尤其输入电压较高时，普通用移相全桥，输入电压低用LLC。老本特意高，比LLC还多用2个MOS。这还不是首要的，关键是驱动复杂，普通的IC驱动才干都达不到，要将驱动加大，驳回隔离变压器驱动，这里才是老本高的另一方面。推挽：运行在大功率，尤其是输入电压低的大功率场所，特点电压应力高，当然电流应力小，大功率用全桥还是推挽普通看输入电压。变压器多一个绕组，管子应力要求高，当然常提到的磁偏磁也须要克制。这个我真没用过，没触及电力电源，很难用到它的时刻。疑问七疑问八电源的环路设计，电源哪些局部影响电源的环路？好的环路有哪些目的选择？电源的环路设计不时是一个难点，为什么这么说，由于关键影响的要素太多，通常计算很难做到准确，仿真也是基于现实化模型，在这里只谈关于环路设计的一些影响要素，从定性的角度去了解环路以及怎样去做环路补救。环路是基于输入输入动摇时，须要经过反应，环路相应告知管理IC去调理，维持输入的稳固。电源环路普通都是串联负反应，有的是电压串联负反应（CC形式下），有的是电流串联负反应（CV形式下）。那有哪些中央会影响环路呢？电路中的零点以及极点。零点普通会造成增益回升，惹起90度相移（右半平面零点会惹起-90度相移）。极点普通会造成增益降低，惹起-90度相移，左半平面极点会惹起系统震荡。所以我们须要借助零点极点补救手腕去正当调控我们的环路。关于低频局部，为了满足足够增益普通引入零点补救，关于高频搅扰普通引入极点补救去对消，缩小高频搅扰。环路稳固的准则是：1.在穿梭频率处（即增益为零dB时的频率），系统的相位余量大于45度。2.在相位到达-180度时增益的余量大于-12dB.3.防止过快的进入穿梭频率，在进入穿梭频率左近的曲线斜率为-1.针对普通反激电路：1.发生零点的有输入滤波电容：可以使环路增益回升。(普通在中频4K左右，对增益无好处，无需补救）2.若上班在CCM形式下还会发生右半平面零点。在高频段，可驳回极点补救。这个普通很难补救，尽量防止，让穿梭频率小于右半平面零点频率（15K左右，随负载变动会变动），选取。3.负载会发生低频极点。驳回低频零点去补救。4.LC滤波器会发生低频极点，须要驳回零点补救。在心中要分明哪些零极点是利是弊，针对性补救。补救的电路，针对电源环路来说比拟便捷，普通驳回对运放驳回2型补救，也有的会驳回3型补救很少用。疑问九疑问十疑问十一疑问十二评判一块电源板LAYOUT好坏有哪些中央能一阵见血发现？什么样的PCB是一块好的PCB，至少要满足以下一个方面：1.电功能方面搅扰小，关键信号线及底线走的正当，各方面功能稳固（前提是电路无缺陷）。2.利于EMC，辐射低，环路走的正当。3.满足安规，安规距离满足要求。4.满足工艺，量产可消费性，以及减小消费老本。5.好看，规划规定有序（器件不井井有条），走线美丽好看，不七弯八绕的。如何才干做到以上几点，分享我的布板阅历：1.规划前，了解分明电源的规格书，电源的规格，有无不凡要求，以及要过的安规规范。结构输入条件是不是准确，以及风道确实认，输入输入端口确实认，以及主功率流向。工艺路途选取，依据器件的密度，以及有无不凡器件，选用相对应工艺路途。2.规划中，留意正当的规划，保障四大环路尽或许小，提早预判后续走线能否好走。变压器的摆放基本选择了全体的规划，肯定要谨慎，放到最佳位置。EMI局部的规划流向明晰，与其它主功率局部有明晰的隔离带。缩小遭到主功率开关器件的搅扰。各吸发前途的面积尽或许小，散热器的长度以及位置要正当，不挡风道。3.走线局部，输入EMI电路的走线能否满足安规，原副边距离，输入输入对大地的距离都要满足安规。走线的粗细能否满足足够的电流大小，关键信号（例如驱动信号，采样信号，地线能否正当），驱动信号不要搅扰敏感信号（高频信号）；采样信号能否采样准确，能否会遭到搅扰；地线能否拉得正当（有时须要单点接地，有时须要多点接地跟实践须要无关），主功率地和信号地严厉区离开，原边芯片地从采样电阻取，不要从大电解取（尤其是采样电阻和大电解地距离远时），VCC的地前级地回大电解，二级电容地接芯片，反应信号也单点接IC，地单点接IC。散热器的地必需接主功率地，不能接信号地等等很多的要求。疑问十三电源的元器件你懂多少？MOS管结电容多大，对哪些有影响？RDS跟温度是什么相关？肖特基反向复原电流影响什么？电容的ESR会带来哪些影响？电源中的设计的器件类型很多，关键有半导体器件如：MOS管，三极管，IC，运放，二极管，光耦等；磁**件：电感，变压器，磁珠等；电容：Y电容，X电容，瓷片电容，电解电容，贴片电容等；每种器件都有其规格，极限参数。惯例的参数在我们选型很容易掌握，例如选取MOS管，耐压参数必需会思索，额外电流也会思索，导通电阻我们会思索，但还有一些寄生参数以及一些随温度变动个性的参数却很少去留意，或许只要在发现疑问的时刻才会去找。导通电阻Rds(on)随温度升高其阻值是变大的，设计MOS管损耗时要思索到其上班的环境温度。结电容影响到我们的申请损耗，也会影响到EMC。肖特基二极管耐压，额外电流普通很好留意，有些参数例如导通压降在温度升高时会减小，反向复原期间短，不过漏电流大（尤其是思索到高温时漏电流影响就更大了），寄生电感会惹起关断尖峰很高电容一个关键参数ESR，在计算纹波时通常会思索，ESR普通与C的关联是很大的，不过不同厂家的质量要素影响也是很渺小，肯定要详细分分明。普通预算公司可参考：ESR=10/（C的0.73次方），电容在高温时寿命会缩短，高温时容量会减小，漏电流也会参与等等；当然器件在不凡情景体现进去的个性差异是值得我们思索的疑问，请大家多多思量，关于我们处置不凡状况下的疑问十分有协助。疑问十四疑问十五疑问十六电源中的热设计，散热器是怎样选用的？散热器设计须要思索什么？散热器的设计是开关电源的一个重点，散热器关键是针对我们的发热器件温升过高，须要驳回散热器来降低热阻来到达降高温升的作用！关键发热器件：整流桥，MOS管，整流二极管，变压器，电感等等。散热器的大小选用普通依据损耗的功率，须要的温升来计算热阻，依据热阻来选用相应面积的散热器。当然也须要一些辅佐的形式，比如在器件和散热片间涂散热膏，有会有些成果。比拟小的空间可驳回型材散热，体积小，散热面积大。不凡器件有不凡的处置：如变压器可将变压器底下的PCB板挖空散热，也可以在变压器上用导热泥贴散热片的形式。电感也可以加铜环散热等等。疑问十七疑问十八疑问十九疑问二十疑问二十一疑问二十二搞电源疑问市场？你搞的电源何去何从？开收回了没用？替老板赚到钱才有用。终于到了最后一个疑问，电源市场疑问普通工程师或许关注的少，器重研发是失误。名目完成不是做进去，而是赚到少的钱。举个例子：你一年做了三个名目累死累活，赚了100万，另一团体一年就做了一个名目，比做三个名目轻松多了，一年赚了1000万，老板青睐哪个？有的人说名目又不是我们选用，怎样知道赚不赚钱，然而赚钱名目的特点我们要相熟啊，什么样的电源市场上比拟火啊，你分明吗？依照自己公司现有的形式来开发，有没有和大公司的设计差距啊。不是说名目能不能做进去，而是能不能最优的做进去，其实站在研发角度也就是如何选用最优拓扑，做省打算。

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PLC控制系统设计，供电端、输入和输出都是24V电源，那么供电端、输入回路和输出回路的电源要怎么设置？

一般情况下共用一个开关电源就可以了。如果没有合适功率的开关电源也可以用多个。如果是分开使用的就不用短接负端，否则就得短接负端。比如供电端用一个开关电源，输入用一个开关电源，这两个开关电源就不用短接负端，如果两个开关电源都是给输入供电，就短接负端。望采纳。。。。。。

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