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| | | | | | | | | 串入精密电阻,示波器测试精密电阻的电压波形,然后电压/阻值,就是浪涌电流了,这是最简单的测试方法,但是有误差,并且要测试很多次,以捕捉在输入电压的峰值的时候,以获取最大浪涌大流。
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| | | | | | | | | | | 电阻一般用多大值的,示波器如何设置,我也这样测试过,测试出来感觉不对。
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| | | | | | | | | | | | | 我一般测试用1欧姆的电阻,示波器*1档,单次触发。
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| | | | | | | | | | | | | | | 见你上图,测试出来电压是5.6VPP,按照你说的1欧姆电阻计算该是5.6A,你的62.2A是怎么来的?还有你选择保险的3.912是怎么计算来的。 |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | 我当时用的是0.1欧姆的电阻测试的(用LCR测试仪测试0.09欧姆),I2T是电流的平方*时间,用示波器的有一个功能可以得出。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 首先你的示波器的支持,然后去查示波器说明书吧。或者问问你们公司的总工,他应该知道。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 下面是我同一个电源两次测试的波形,我用的1R的电阻。我示波器有MATCH功能,不知道怎么用,我们没有工程知道。 |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 你冷机测试,热了的时候不准了,另外输入是正弦波,在波峰上测试最大,你最好用两个探头测试,捕捉在波峰的时候的波形。如果不会用示波器,那就用土方法吧,把那个波形用几何方式弄成三角形等可以几何计算的方式。虽有这样有差异,但是差别很小。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 下面是今天按照你说的方法,抓的波形,不知道现在方法对不对,测试是在空载的时候还是满载的时候测试?
上面3个图是测试后展开的波形,第4个图是实际测试出来的波形,我用的1R的电阻,这样我的IPP就是2.08A ,I2T是不是2.08*2.08*T(脉冲宽度时间)?我这样算你上面那个好像就感觉算法不对了。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 输入最低标称最高,输出满载,三种测试,哪个大以哪个大为准,你铺捉的不对,你看看找个你那边懂示波器的或总工教教你吧。这个是仪器的使用方法。
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| | | | | | | 有个疑问,从你的波形图来看,怎么算也算不出来3.91。大致是一个三角形的形态,时间大概60us,I2T应该是0.5*62.2*62.2*0.00006=0.116。即使是持续60us的方波,电流62.2,不用除以2,也是62.2*62.2*0.00006=0.232
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| | | | | 三、热敏电阻 分类:按温度分:负温度系数/正温度系数/临界温度热敏电阻,英文字母表示为NTC/PTC/CTR.
按封装分:直插式和贴片式。
其材料一般都是半导体陶瓷。
选型:除基本参数尺寸,25°C的阻值 零功率R25,B值,另外有两点需要注意:
1. 耗散系数δ
δ=ΔP/ΔT (mW/℃)
即:在规定的环境温度下,热敏电阻器耗散功率变化率与其相应温度变化之比。它表示使热能电阻体升高1℃温度所需消耗的功率。在工作温度范围内,δ随环境温度变化而有所变化。
2. 额定功率Pr
额定功率=耗散系数δ×(最高使用温度Tmax-25℃)
比较兴勤和时恒家的热敏电阻:
时恒家的为:热耗散系数(mw/℃): 20
兴勤家的为:热耗散系数(mw/℃): 21
大家根据上面的公式算一下额定功率:
比如Tmax温度为200°C,则额定功率为耗散系数δ×(最高使用温度Tmax-25℃),时恒家的为:3.5W,兴勤家的为:3.675W。
这个只是个参考值。
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| | | | | | | 那如何按这几个参数去选呢?而有些公司根本没有给出B值。
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| | | | | | | | | 一般厂家都有的,没有的一般都是些小公司,可以参考一些大公司的。
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| | | | | 七、变压器▲ 分类:按结构分:双卷变压器、三卷变压器和自藕变压器。
按相数分:单相变压器、三 相变压器。
按用途分:电力变压器、试验用变压器、测量变压器(互感器)、矿用变压器、 调压器、电抗器、整流变压器、电焊变压器、冲击变压器等。
按中性点绝缘水平分:全绝缘变压器和半绝缘变压器。
按电源拓扑分:单端反激、单端正激、推挽、半桥、全桥变压器(目前较流行还有一种LLC谐振变压器)。
设计:因会设计正激变压器了,双端的推挽、半桥和全桥就相应的会了,所以本次设计以单端反激和单端正激变压器设计为例
1.单端反激变压器设计
计算反激变压器,就是要先选定一个工作点,在这个工作点上算,这个是最苛刻的一个点,这个点就是最低的交流输入电压(反激电路由boost电路演变而来),对应于最大的输出功率。下面我就来算了一个输入85V到265Vac,输出5V,2A 的电源,开关频率是100KHz。
第一步就是选定原边反射电压Vor,这个值是由自己来设定的,这个值就决定了电源的占空比。
这是一个典型的单端反激式开关电源,来分析一下一个工作周期,当开关管开通的时候,原边相当于一个电感,电感两端加上电压,其电流值不会突变,而线性的上升,有公式上升了的I=Vs*ton/L,这三项分别是原边输入电压,开关开通时间,和原边电感量.在开关管关断的时候,原边电感放电,电感电流又会下降,同样要尊守上面的公式定律,此时有下降了的I=Vor*Toff/L,这三项分别是原边感应电压,即放电电压,开关管关断时间,和电感量.在经过一个周期后,原边电感电流的值会回到原来,不可能会变,所以,有Vs*Ton/L=Vor*Toff/L,,上升了的,等于下降了的,上式中可以用D来代替Ton,用1-D来代替Toff,移项可得,D=Vor/(Vor+Vs)。此即是最大占空比了。比如选定感应电压为80V,Vs为90V ,则D=80/(80+90)=0.47
第二步,落实原边电流波形的参数.
原边电流波形有三个参数,平均电流,有效值电流,峰值电流.,首先要知道原边电流的波形,原边电流的波形如下图所示.这是一个梯形波横向表示时间,纵向表示电流大小,这个波形有三个值,一是平均值,二是有效值,三是其峰值,平均值就是把这个波形的面积再除以其时间.如下面那一条横线所示,首先要确定这个值,这个值是这样算的,电流平均值=输出功率/效率*VS。现在下一步就是求电流峰值,我们自己还要设定一个参数,这个参数就是Krp,所谓Krp,就是指最大脉动电流和峰值电流的比值这个比值下图分别是最大脉动电流和峰值电流。是在0和1之间的。这个值很重要。已知了Krp,现在要解方程了,已知这个波形一个周期的面积等于电流平均值*1,这个波形的面积等于,峰值电流*KRP*D+峰值电流*(1-Krp)*D,所以有电流平均值等于上式,解出来峰值电流=电流平均值/(1-0.5Krp)*D。比如说我这个输出是10W,设定效率是0.8.则输入的平均电流就是10/0.8*90=0.138A,我设定Krp的值是0.6而最大值=0.138/(1-0.5KRP).D=0.138/(1-0.5*0.6)*0.47=0.419A.
第三个电流参数,就是这个电流的有效值,电流有效值和平均值是不一样的,有效值的定义就是说把这个电流加在一个电阻上,若是其发热和另处一个直流电流加在这个电阻上发热效果一样的话,那么这个电流的有效值就等于这个直流的电流值.所以这个电流的有效值不等于其平均值,一般比其平均值要大.而且同样的平均值,可以对应很多个有效值,若是把Krp的值选得越大,有效值就会越大,有效值还和占空比D也有关系,总之.它这个电流波形的形状是息息相关的.我就直接给出有效值的电流公式,这个公式要用积分才能推得出来,我就不推了,只要大家区分开来有效值和平均值就可以了.
电流有效值=电流峰值*根号下的D*(Krp的平方/3-Krp+1)如我现在这个,电流有效值=0.419*根号下0.47*(0.36/3-0.6+1)=0.20A.所以对应于相同的功率,也就是有相同的输入电流时,其有效值和这些参数是有关的,适当的调整参数,使有效值最小,发热也就最小,损耗小.这便优化了设计.
第三步,开始设计变压器准备工作.已知了开关频率是100KHz则开关周期就是10微秒了,占空比是0.47.那么Ton就是4.7微秒了.记好这两个数,对下面有用.
第四步,选定变压器磁芯,这个就是凭经验了,如果你不会选,就估一个,计算就行了,若是不行,可以再换一个大一点的或是小一点的,不过有的资料上有如何根据功率去选磁芯的公式或是区线图,还有AP法等,大家不妨也可以参考一下.我一般是凭经验来的。
第五步,计算变压器的原边匝数,原边使用的经径.计算原边匝数的时候,要选定一个磁芯的振幅B,即这个磁芯的磁感应强度的变化区间,因为加上方波电压后,这个磁感应强度是变化的,正是因为变化,所以其才有了变压的作用,NP=VS*TON/SJ*B,这几个参数分别是原边匝数,最小输入电压,导通时间,磁芯的\横节面积和磁芯振幅,一般取B的值是0.1到0.2之间,最大不超过0.3(当然也有例外,有时可以选到0.4,根据具体情况)。取得越小,变压器的铁损就越小,但相应变压器的体积会大些.这个公式来源于法拉弟电磁感应定律,这个定律是说,在一个铁心中,当磁通变化的时候,其会产生一个感应电压,这个感应电压=磁通的变化量/时间T再乘以匝数比,把磁通变化量换成磁感应强度的变化量乘以其面积就可以推出上式来,简单吧.我的这个NP=90*4.7微秒/32平方毫米*0.15,得到88匝0.15是我选取的了值.算了匝数,再确定线径,一般来说电流越大,线越热,所以需要的导线就越粗,,需要的线径由有效值来确定,而不是平均值.上面已经算得了有效值,所以就来选线,我用0.25的线就可以了,用0.25的线,其面积是0.049平方毫米,电流是0.2安,所以其电流密度是4.08,可以,一般选定电流密度是4到10安第平方毫米.记住这一点,这很重要.若是电流很大,最好采用两股或是两股以上的线并绕,因为高频电流有趋效应,这样可以比较好.
第六步,确定次级绕组的参数,圈数和线径。记得原边感应电压吧,这就是一个放电电压,原边就是以这个电压放电给副边的,看上边的图,因为副边输出电压为5V,加上肖特基管的压降,就有5.6V,原边以80V的电压放电,副边以5.6V的电压放电,那么匝数是多少呢,当然其遵守变压器那个匝数和电压成正比的规律.所以副边电压=NS*(UO+UF)/VOR,其中UF为肖特基管压降.如我这个副边匝数等于88*5.6/80,得6.16,整取6匝.再算副边的线径,当然也就要算出副边的有效值电流啦,副边电流的波形会画吗,我画给大家看一下。
画的不太对称,只要知道这个意思,就可以了.有突起的时间是1-D,没有突起的是D,刚好和原边相反,但其Krp 的值和原边相同的这下知道了这个波形的有效值是怎么算的了吧,哦,再提醒一句,这个峰值电流就是原边峰值电流乘以其匝数比,要比原边峰值电流大数倍。
第七步确定反馈绕组的参数,反馈是反激的电压,其电压是取自输出级的,所以反馈电压是稳定的,TOP 的电源电压是5.7到9V,绕上7匝,那么其电压大概是6V多,这就可以了,记得,反馈电压是反激的,其匝数比要和幅边对应,至于线,因为流过其的电流很小,所以就用绕原边的线绕就可以了,无严格的要求.
第八步,确定电感量.记得原边的电流上升公式吗I=Vs*Ton/L。因为你已经从上面画出了原边电流的波形,这个I就是:峰值电流*Krp,所以L=Vs*Ton/峰值电流*Krp,知道了吗,从此就确定了原边电感的值.
第九步,验证设计,即验证一下最大磁感应强度是不是超过了磁芯的允许值,有BMAX=L*IP/SJ*NP.这个五个参数分别表示磁通最大值,原边电感量,峰值电流,原边匝数,这个公式是从电感量L的概念公式推过来的,因为L=磁链/流过电感线圈的电流,磁链等于磁通乘以其匝数,而磁通就是磁感应强度乘以其截面积,分别代入到上面,即当原边线圈流过峰值电流时,此时磁芯达到最大磁感应强度,这个磁感应强度就用以上公式计算.BMAX的值一般一要超过0.3T (有时可以选到0.4,根据具体情况),若是好的磁芯,可以大一些,若是超过了这个值,就可以增加原边匝数,或是换大的磁芯来调.
总结一下:
设计高频反激变压器,有几个参数要自己设定,这几个参数就决定了开关电源的工作方式,第一是要设定最大占空比D,这个占空比是由你自己设定的感应电压VOR来确定的,再就是设定原边电流的波形,确定Krp的值,设计变压器时,还要设定其磁芯振幅B,这又是一个设定,所有这些设定,就让这个开关电源工作在你设定的方式之下了.要不断的调整,工作在一个对你来说最好的状态之下,这就是高频反激变压器的设计任务。
2.单端正激变压器设计
正激变压器和反激变压器最大的区别就是正激变压器不要开气隙,要求其电感量尽量大。正激变压器原边也有电流,但这个电流不是其自己通过输入电压储存来的,而是从副边电感上感应过来的,知道了这一点,正激变压器就好设计了。
第一步:根据所选磁心的截面积SeT及预选的变压器工作B值(BT)计算变压器原边匝数,公式为NP=Vimin*(1/f)*D/(SeT*BT)。本例中选用ER28磁心,查截面积SeT=81.4平方mm;预选BT=0.33T;计算结果为60.136匝,选用60匝。
第二步:根据公式NS=Np*Vs/Vimin计算付边匝数为7.37匝,选取7匝。
第三步:计算匝比N=Np/Ns=8.571
第四步:计算原边电流峰值Ipp=Ip/N=3.051A
第五步:计算原边电流有效值Iprms=Ipp*根号下的(((Ir/Ip)^2/3-Ir/Ip+1)*D)=2.17A,据此选择原边线径。
第六步:付边电流峰值Ips=Ip,计算付边电流有效值Isrms=Ip*根号下(((Ir/Ip)^2/3-Ir/Ip+1)*D)=18.62A,据此选择付边线径。
总结一下:
设计高频正激变压器,相比反激而言,简单很多,没有什么好特别注意的,相反正激电感是设计正激的重点,需要精心设计,正激变压器只是一个一个“水管子”只要有励磁电流(很小的电流)来维持即可。
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| | | | | 八、PCB板 分类:
按层数分:单面板,双面板,多层板。
按颜色分:自然色,黑色,白色,黄色等。
按材质分:FR-1,CEM-1,CEM-3,FR-4等。
选型以及注意事项
1、板材:包括材料类型,板材基材厚度,基材铜箔厚度,阻焊颜色,字符颜色,是否要求特定的板材供应商有无诸如介电等方面的要求。
2、加工板边尺寸、公差、翘曲度及有无特殊要求。
3、表面涂敷要求:环氧OSP、喷锡、镀金等要求
4、孔径最小孔径,精度公差,孔内质量要求孔内最小铜厚,孔径公差,焊盘公差尺寸要求,是否要喇叭孔等。
5、表面阻焊颜色,厚度,有无供应商要求,阻焊圈的其他要求,字符油墨颜色,LOGO标记,UL标记等其他方面
6、离子污染度要求,阻抗要求等
7、线宽线距精度要求,线厚要求除了通断之外其他质量要求和次表面质量问题,
8、机加工类型,铣,冲(模具),V-CUT,金手指倒角、板边机加工缺陷允收范围;
9、拼板供货方式,单个还是连排,工艺边定位点固定孔处理方式等;一定考虑波峰焊流向。
10、包装方式(纸包、真空、带装、纸箱等),运输方式,储存方式(防潮、防氧化、防灰尘等)
文档,如有错误之处请大家指正,谢谢。
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| | | | | | | 毕业N年了,呵呵,这是原公司内部的部门名称,听起来是不是很霸气? |
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| | | | | | | 等我抽出时间,会写一篇反激的文章,所有元器件的选型,变压器的计算,大家先期待吧。 |
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| | | | | 看了楼主的总结,真是受益匪浅~
对变压器的制作工艺不是很了解,楼主有空的时候能不能总结下各种拓扑的变压器绕制方式及对寄生参数的影响? |
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| | | | | | | | | 楼主的这几个帖子我都拜读过~还有以下几个小问题想请教下:
1、如何最大程度的减小变压器原副边的寄生电容?
2、哪种型号的磁芯对EMC性能比较好?PQ、EI还是ER?
3、我看到有的LLC中有使用两个变压器,原边串联,副边并联,请问这种变压器具体怎么绕制的呢?
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| | | | | | | | | | | 1.如果只为减小原副边的寄生电容,有点片面,如反激的拓扑,更注重漏感的减小。顺序绕制寄生电容会小些,但是漏感会大,三明治绕法,漏感小,但是原副边寄生电容大。
2.POT的应该是最好的。
3.分立和集成这两种方式都可以,我个人习惯用分槽集成方式。如果是分立的,直接一个是励磁电感的变压器,一个绕成漏感的变压器即可。
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