ATX12V电源设计指南(中文版)
ATX12V
电源设计指南版本：1.3
版本历史
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1、简介
2、可用文档
3、电气
3.1 交流输入
3.2 直流输出
3.3 时序
3.4 输出保护
4、机械
4.1 标签/标识
4.2 物理尺寸
4.3 气流/风扇
4.5 AC连接器
4.6 DC连接器
5、环境
5.1 温度
5.2 震动
5.3 湿度
5.4 高度
5.5 机械冲击
5.6 随机震动
5.7 声学
6、电磁兼容性
6.1 辐射
6.2 抗扰性
6.3 输入先行电流谐波和线性闪变
6.4 对地磁漏
7、可用性
8、安全
8.1 北美
8.2 国际
8.3 禁止物质
1、介绍
1.1适用范围
这份文档对符合《A TX2.03主板和机箱规范》的家用电源提供设计建议和参考规范。文档包括了在ATX规范中没有清晰地说明的细节的辅助信息，比如电源的物理尺寸、散热需求、连接器配置、相关电气和信号时序规范。
这份文档仅仅是提供便利，而没有打算取代用户的独立设计和有效活动。并没有暗示所有的ATX12V 电源都必须完全符合文档的内容。在此，设计的具体描述不可能支持所有可能的系统配置。系统电源需求大量依赖于各种应用因素（比如桌面电脑、工作站或者服务器），使用环境（如温度、线形电压）以及主板需要。
1.2ATX12V与ATX电源的比较
这部分简要地说明了这份文档目前定义的ATX电源主要的变化。即通过12V电压调整器为CPU供电，而不再由主电源的5V提供。
12.1 版本1.3的主要变化
增加了+12V的输出能力。使用+12V的系统组件的功耗不断增加。A TX12V电源设计应该增加+12V直流输出以满足这些变化。
●最小转换效率：最小可测转换效率和满载效率已经增加到70%。效率指导中增加了50%和20%负载。
●取消-5V输出：电源指南取消了-5V输出。这个历史遗留的电压被用来支持ISA扩展卡。ISA卡在大多数工业应用中已经不再采用，但客户应用可能依然存在，参考版本1.2中-5V的建议。
2、应用文档
下面的文档作为设计指导的参考材料。
3、电气
除非特别说明，下面的电气要求必须满足第五部分的环境要求。
3.1. AC 输入
表一列出了持续操作时输入电压和频率需要。电源输入电压应该支持两种电压输入，包括100-127V AC和200-240V AC。可以通过手动或者自动调节来选择正确的电压范围。电源应该自动适应AC电压压降。电源应该在90V AC电压下，满载时依然正常启动。
表1 交流输入范围
+
3.1.1 输入过流保护
电源应该为过流保护设置主保险丝熔断电路以保护电源，满足安全需要。采用slow-blow型保险丝（注：在开机前的很小时间段，能经受最大为额定电流10倍的电流冲击的保险丝）或者其等效型号以防止产生nuisance trips（对于丹麦和瑞士国际安全要求，如果内部过流保护设备的电流丹麦大于8A，瑞士大于10A，电源必须通过EN 96950国际安全测试，采用最大16A的过流保护支电路，此16A的过流保护器在电源非正常工作测试时不能打开）。
3.1.2. 输入浪涌电流限制（inrush current）
开机时最大浪涌电流（在AC正弦任意点开机）包括并不限于三相电路，应该限制在AC开关、整流桥、保险丝、EMI 滤波器件能承受的浪涌水平。反复开关环路，AC输入电压不应损坏电源或者导致保险丝烧断。
（注：电源接通瞬间，流入电源设备的峰值电流。由于输入滤波电容迅速充电，所以该峰值电流远远大于稳态输入电流。）
3.1.3. 输入欠压
当输入电压低于表1中最小规定时，电源应当通过保护电路避免电源损坏。
3.1.
4. 调整
在世界任何地方销售前，系统和电源两者必须通过测试每一个EN 55024规范中所描述的限制和方法。额外的要求可能依赖于设计、产品最终应用、地理区域和其他相异点。请咨询公司产品安全和调整部门以获得更多细节。
3.1.5. 重大事故保护
部件故障发生，电源不能出现下面的任何现象：
●火焰
●冒烟
●电路板烧焦
●电路板导线熔断
●刺耳的噪音
●烧熔的物质泄露
3.2. 直流输出
3.2.1. 直流电压调整
当输出端所有负载值在下面负载、环境等状况下时，直流输出电压应该保持在如表2所示的合理范围内。在任何稳定状态温度和第5部分操作环境下持续工作时，应当保持在电压调整限制。
表2 直流输出电压范围
3.2.2. 远程感应
+3.3VDC输出应当提供远程感应以补偿电压下降。默认感应应该连接到主电源接口的11针。电源通过远程感应连接保持直流补偿电压应该不超过10毫安电流。
3.2.3. 典型电源分配
直流输出电源需求和分配对具体的系统和应用而不同。主要依赖包括处理器数量和类型、内存、扩展槽、外围设备以及对高级图形卡的支持和其他因素。设计者的最终责任取决于与给定目标产品和市场。
表3至表5和图1至图3提供了电源分配以及交叉负载图的例子。这并不是指所有的电源必须符合这个表格，也不是所有的电源在任何系统配置中都必须满足表中的信息。
注：3.3V与5V联合输出不超过110W
峰值电流持续时间最大17秒，并且每分钟不超过一次。图1 200W配置的交叉负载
注：3.3V与5V联合输出不超过140W
峰值电流持续时间最大17秒，并且每分钟不超过一次。图2 250W配置的交叉负载
注：3.3V与5V联合输出不超过195W
峰值电流持续时间最大17秒，并且每分钟不超过一次。
图1 300W配置的交叉负载
3.2.
4. 输出限制/危险输出水平
在正常或者过载条件下，任何条件下都不能有某路输出持续提供240V A电能，包括短路，参考UL 1950/CSA 950/EN 60950/IEC 950。
3.2.5. 效率
3.2.5.1. 综述
电源在满载情况下应当达到70%的效率，典型负载情况下应当达到60%的效率，轻载情况下应当达到50%的效率。电源效率测试应当在正常电压条件下（115V AC或230V AC）、表6和表7负载条件下以及第5部分规定的温度和操作条件下进行。表7中所示的测试效率的负载条件代表一个满载，一个50%负载和一个20%负载。
表
表
3.2.5.2. 能源之星
电源的“能源之星”效率需求依赖系统配置。在低电源/睡眠状态（S1或S3）下，系统应当确保电源与表8中一致。表8 能源之星输入电力消耗
注：为了有助于满足“能源之星”的系统要求，推荐在待机模式下有超过50%的效率。
3.2.5.3. 其他低耗系统需求
为了电源的低耗待机设计下面提供了一些通行的指导。需求将会随地理区域以及最终用户的不同而不同。
为了满足“蓝色天使（Blue Angel）”、RAL-UZ、美国总统执行法案13221、未来的EPA，以及其他低耗系统需求，+5VSB 待机电源应当尽可能提高效率。待机效率在最小100毫安负载下，应当超过50%。
3.2.6. 输出纹波/杂讯
在3.2.3部分负载范围和3.1部分电压条件下，输出纹波/杂讯要求应当满足表9要求。
纹波/杂讯是一种周期性或者随机超过10Hz到20MHz频宽的信号。测试时应该采用20MHz频段的示波器。输出端并联一个0.1uF的钽电容和一个10uF的电解电容模拟系统负载。见图4。
表9
3.2.7. 瞬间反应特性
表10概述了每路预期输出瞬间反应步长。瞬间负载回转速度（运算放大器可能改变的最大速率）为1.0A/us。表10.直流输出瞬间反应
例如，+5V额定输出为18A，瞬间反应步长为30%×18A=5.4A
注：如果总线的一端要发送信号，那么发送信号的一端会改变电压的状态，从低电压切换到高电压（或者高电压切换到低电压）。而电压改变的大小和时间的比值称为“回转速度”（Slew Rate），回转速度越快，信号的信号处理也就越及时
输出电压应该保持在3.2.1部分限制的范围内，在从任何稳定负载向表10中的状况改变时，电源应该保持稳定。
●+12V、+5V、+3.3V输出同步负载步长（所有步长发生在同一方向）
●负载变化重复率50Hz至10KHz
●直流输入范围符合3.1部分
●容性负载符合表11
3.2.8. 容性负载
当在下面的电容同时加到电源直流输出端时，电源应能开机和正常工作。容性负载通常被用于检查电源稳定性，但杂讯测试中不应使用。
3.2.9. 闭合环路稳定性
电源应当在所有负载条件下，包括电容性负载时无条件保持稳定。在最大和最小负载中，推荐45度相位失真和10dB 增益余量。
3.2.10 +5VDC和+3.3VDC 供电顺序（Power Sequencing）
在开机和正常工作时，+12V和+5V输出级别必须等于或者大于+3.3V。+12V或+5V输出达到其最小非调整水平与+3.3V 输出达到其最小非调整水平的时间应该小于20毫秒。
3.2.11. 电压保持时间
当电压输入突然中断时，电源必须保持3.2.1部分中定义的稳定输出。最大保持不小于17毫秒。
3.3. 时序/控制
3.3.1. PWR_OK
PWR_OK是一个“POWER GOOD”信号。如果电源判断PWR_ON为高，则表示+12V、+5V、+3.3V输出电压在3.2.1中定义的电压范围，变压器则要储存足够的电能来保证电源的持续工作，具体的保持时间至少应该符合规范3.2.11定义的“电压保持时间”。相反，当电源判断PWR_OK处在待机状态时，+12V、+5V、+3.3V输出电压降到3.2.1中定义的电压范围以下，或者主电源被关断足够长的时间，即超过关机警告时间。PWR-ON的电气和时序特征如表12和图5所示。
表12 PWR-ON信号特征
3.3.2. PS_ON#
PS_ON#是一个与TTL（Transistor-Transistor Logic 晶体管-晶体管逻辑电路）兼容的低活跃信号，允许主板通过软件开关机、网络唤醒、MODEM唤醒等远程控制电源。当PS_ON#使TTL为低电平，电源应当打开五路主要直流输出，当PS-ON#使TTL为高电平或者开路，直流输出不能提供电流而被挂起，对地电位为零。PS_ON#不影响+5VSB输出，只要有交流输出，+5VSB总是保持可用状态。表13列出了PS_ON#信号特征。
电源应为TTL高电平提供一个内部pull-up。电源也应对PS_ON#提供反弹消除电路（de-bounce circuitry），以防止当物理开关被激活时，开机开/关震荡。直流输出enable端电路必须适应安全特低压（SELV）。
（注：机械式开关当其接点由一位置转至另一位置时，均会由于其接点的跳动而形成一些电路上的噪声，因为开关实际上是经过接合、分
离、再接合、再分离，如此反复数次之后，才达到最后稳定静止的状态。这段不稳定的时间称为开关的setting time。而在这个过程中，所产生的一系列「开--关--开--关....」的情形就是所谓的「开关反弹」现象。若是将机械式的开关直接接至逻辑电路上，由于逻辑组件的工作比机械组件快很多，机械开关反弹所产生的噪声往往会被视为输入讯号的改变，进而产生错误的结果。因此有必要使用一些机制将开关反弹的影响消除。最常见的反弹消除电路(de-bounce circuitry)是利用RS Flip-flop与电阻所构成的。）
当输出信号衰减时间在10ms至100ms范围时，PS_ON#不能被激活而导致系统宕机。
表
3.3.3. +5Vsb
+5Vsb是一个待机电源输出，只要有交流出入，+5Vsb就保持活动状态。当五个主要直流输处在不可用状态时，+5Vsb 为电路提供电源。应用包括软件控制、网络唤醒、MODEM唤醒、干扰侦测、或者挂起状态等。
在外部电路电压在+5V±5%时，+5Vsb输出应当提供最小2.0A电流。在“唤醒”操作时，电源必须能提供电力需要。如果使用扩展USB设备，则峰值电流可能达到2.5A，但持续时间不超过500ms。
不管额定输出电流，±5%都需要过流保护。这能确保电源如果电路电流超过最大值而不会被损坏。
3.3.
4. 开机时间
开机时间定义了当+12V、+5V、+3.3V输出电压处在3.2.1中规定的电压范围以内时PS_ON#被拉低的时间。开机时间应当小于500ms。
+5VSB应当在有效交流电压提供后有2秒的最大开机时间。
3.3.5. 上升时间（rise time）
输出电压从正常电压的10%上升到3.2.1中定义的电压范围以内的电压的时间应该保持在0.1ms到20ms内。
在负载符合3.2.3部分要求时，每路直流输出从最终设置点的10%上升到90%的过程中，上升曲线必须是平滑和连续的斜面。在爬升时间的10%-90%区段期间，平滑开机要求开机波形必须是正波形，并且数值在0V/ms和[正常输出电压/0.1]V/ms之间。在10%-90%爬升时间波形图中，对任意5ms的片段，此波形片段的两点间也应该是一条直线且倾斜度≧[正常输出电压/20]V/ms。
（注：上升时间指滤波器输出端的阶跃功能在初始上升时从其稳定状态值的10% 移到90% 所需的时间长度）
3.3.6. 开机/关机过冲（overshoot）
当输入电压在3.1部分规定的输入电压范围内时，输入电压开/关，或者PS_ON开/关，输出电压不超过正常电压值10%。并且任何输出在开和关时，不应产生相反极性的电压。
(注：过冲是指信号在其初始上升时超过其稳定状态输出的百分比量。)
3.3.7. 停机后重启
如果电源由于输出故障导致关机，电源必须在错误被排除后才可以返回正常操作，并且PS_ON#（或AC输入）循环开关，最小关断时间为1秒。
3.3.8. 交流输入关断后的+5VSB
在AC输入关断后，+5VSB待机电压输出应当保持在一个稳定状态值，最小保持时间如3.2.11规定的最小值，直到输出电压开始下降。下降应当自然单调递减逐渐达到0.0V。随着AC的关断而不应出现电压的波动。
3.4. 输出保护
3.4.1. 过压保护
过压保护感应电路基准和调整控制电路基准应该是独立并且独特的模块。任何或者所有输出没有单点错误导致持续的过压状况。电源应该在过压保护时，提供关机模式。如表14所示。
表
3.4.2. 短路保护
输出短路指任何输出阻抗小于0.1ohms。电源在+12V、+5V、+3.3V输出短接回路或者其他某路时，电源应当关机或者锁住。主要输出和+5VSB之间短路不应导致任何对电源的损坏。电源既应关机或锁住，又要反馈短路的负输出。+5VSB 必须满足不确定的短路，但是当短路被排除，电源应该自动恢复或驱动PS_ON#。在3.1部分规定的条件下，电源应该承受经常性的短路输出而不损坏电源或者对组件（如元器件、PCB板、连接器）过应而损坏。任何输出最大短路电力不超过240V A，参考IEC 60950的要求。
3.4.3. 空载操作
当所有直流输出连接器都未连接到负载时，电源不会发生损坏或者危险。但电源可以锁定到关机状态。
3.4.4. 过流保护
用于每路输出的过载电流，在达到或者超过240V A时，将会导致输出解扣。在实际测试中，过流保护应从满载开始以10A/S的速度逐渐上升。
3.4.5. 过温度保护
电源可能包含过温度保护感应器，能在预先设置的温度点解扣或者关闭电源。这种过温度条件一般是由于内部过流或者风扇坏掉引起。如果保护电路不被锁定，则应有迟滞电路来避免解扣间断。
3.4.6. 输出旁路
输出回路可连接电源机壳。系统元器件应该通过回路连接到机箱。
4. 物理性能
4.1. 标签/标示
下面每个电源推荐的标示清单并不是完全的。不同的地理区域对产品的规定可能有另外的要求。
●制造厂商信息：制造厂商名称、产品型号、日期码等，非人读的文本或者条码格式
●名义AC输入工作电压（100-127V AC或者200-240V AC）以及符合安全机构认证的额定电流（第八部分）
●直流输出电压和电流
●用英文、德文、法文、中文、日文标示的警示文字（“非专业人士，不要打开机壳。里面没有用户需要的组件”）。
4.2. 物理尺寸
电源应装在机壳内并符合图7和图8中标示的物理外观。
图7 非顶部排风的电源外型规格
图8. 要求顶部排风的电源外型规格
4.3. 气流/风扇
《A TX规范》允许电源风扇的位置、出风方向、转速和排风方式等有多种变化，这也经常让人们迷惑。设计者对电源散热方案的选择取决于最终系统应用的要求。但至少，设计必须确保电源本身可靠与安全。
风扇位置/方向。通常，电源机壳内的热风通过后面的电源风扇散热是一种最有利、最普通、应用最广泛的空气流通解决方案。其他的解决方案也允许，包括顶部散热和电缆端散热。一些系统设计者可能还采用另外的方式来满足特定系统散热需要。
风扇尺寸/转速。典型情况是采用80mm或者更大的风扇以提供足够的冷空气。虽然由于应用和最终环境不同而需求不同，但一般需要25-35CFM的风量。
对用户或者其他对噪音敏感的应用，推荐使用温度感应风扇转速调整电路，以平衡系统温度和噪音水平。一般电路能感应内部温度下降和（或）进入的环境空气的温度，调整风扇转速，保证电源和元器件的温度在规定范围内。所有的电源和系统设计者应认识到电源和系统温度依赖于控制电路反馈曲线和风扇尺寸，必须认真说明之。
电源风扇应在PS_ON#未启动时关闭。在这种状态下，任何运行中的电源电路应该依赖冷空气的被动对流。
排风。通常，电源机壳需要更多的出风口以减少气流阻碍，提升散热能力。进风和出风口应尽可能足够大、开放，并且要没有障碍，以免阻碍空气的流动或者产生强噪音。具体来说，避免在进风或出风口0.5英寸范围内有任何物体。一般来说，除了模压金属通风口提供气流和减少噪音外，金属线网格也被使用。
有三个对以上风口的指导的警示：
●开孔设计必须满足第8部分描述的安全需要
●更大的开孔会减少EMI屏蔽性能（见第6部分）
●不合适的出风位置是有害的，会造成气流无法直接流过需要散热的区域
《A TX 规范》提供了2个电源和系统内部的出风可选方案：
●如图7所示，出风口为电源本身提供最有效的气流通道，能直接对任何系统组件散热。这种出风方式通常在电源尾部抽风。
●图8的出风口允许设计者更直接地连接气流和系统组件比如处理器和主板核心，间接地对所有重要元件通过单个风扇散热。电源风扇位置和方向在这里都不同。要在减少系统成本和减少设计应用间取得折中。
4.4. 交流连接器
交流输入插座应是IEC320或等价型号。在专用开关的场合，IEC320插座可能为认为无法连接。
4.5. 直流连接器
图9标示和典型ATX电源直流线缆连接器的外观和针脚定义。
所有输出电缆必须符合最小额定温度80℃，300V直流，元件材质要求符合应用或被（A VLV2），CN认可。
对电缆长度没有具体要求，主要取决于所用到的机箱、主板和外围设备。理想情况是，电缆应该足够短，以使电阻和气流阻力最小，并简化生产；同时，也必须足够长，以使所有需要的连接都不需要扩展（这可能会导致运输或使用过程中连接断开）。对通用电源推荐最少电缆长度+12V是280mm，其他最少250mm。尺寸是指出电源机壳的点到第一个连接器的长度。
注：
2*3可选连接器在A TX2.03规范中被设计指南忽略，这次此连接器作为信号被粗略定义了。
4.5.1. AXT主电源连接器
连接器：MOLEX 39-01-2200或等效型号
（与之配合的主板连接器采用MOLEX 39-29-9202或等效型号）
除了+3.3V的感应回馈信号，即Pin11采用22AWG电缆外，其余都建议使用18AWG。对300W配置，所有+12V、+5V、
高速PCB设计指南
高速PCB设计指南 第一篇 PCB布线 在PCB设计中，布线是完成产品设计的重要步骤，可以说前面的准备工作都是为它而做的，在整个PCB中，以布线的设计过程限定最高，技巧最细、工作量最大。PCB布线有单面布线、双面布线及多层布线。布线的方式也有两种：自动布线及交互式布线，在自动布线之前，可以用交互式预先对要求比较严格的线进行布线，输入端与输出端的边线应避免相邻平行，以免产生反射干扰。必要时应加地线隔离，两相邻层的布线要互相垂直，平行容易产生寄生耦合。 自动布线的布通率，依赖于良好的布局，布线规则可以预先设定，包括走线的弯曲次数、导通孔的数目、步进的数目等。一般先进行探索式布经线，快速地把短线连通，然后进行迷宫式布线，先把要布的连线进行全局的布线路径优化，它可以根据需要断开已布的线。并试着重新再布线，以改进总体效果。 对目前高密度的PCB设计已感觉到贯通孔不太适应了，它浪费了许多宝贵的布线通道，为解决这一矛盾，出现了盲孔和埋孔技术，它不仅完成了导通孔的作用，还省出许多布线通道使布线过程完成得更加方便，更加流畅，更为完善，PCB 板的设计过程是一个复杂而又简单的过程，要想很好地掌握它，还需广大电子工程设计人员去自已体会，才能得到其中的真谛。 1 电源、地线的处理
既使在整个PCB板中的布线完成得都很好，但由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰，会使产品的性能下降，有时甚至影响到产品的成功率。所以对电、地线的布线要认真对待，把电、地线所产生的噪音干扰降到最低限度，以保证产品的质量。 对每个从事电子产品设计的工程人员来说都明白地线与电源线之间噪音所产生的原因，现只对降低式抑制噪音作以表述： （1）、众所周知的是在电源、地线之间加上去耦电容。 （2）、尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关系是：地线＞电源线＞信号线，通常信号线宽为：0.2～0.3mm,最经细宽度可达0.05～0.07mm,电源线为1.2～2.5 mm 对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路, 即构成一个地网来使用(模拟电路的地不能这样使用) （3）、用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。或是做成多层板，电源，地线各占用一层。 2 数字电路与模拟电路的共地处理 现在有许多PCB不再是单一功能电路（数字或模拟电路），而是由数字电路和模拟电路混合构成的。因此在布线时就需要考虑它们之间互相干扰问题，特别是地线上的噪音干扰。 数字电路的频率高，模拟电路的敏感度强，对信号线来说，高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件，对地线来说，整人PCB对外界只有一个
高效率开关电源设计实例.pdf
高效率开关电源设计实例--10W同步整流B u c k变换器 以下设计实例中，包含了各种技巧来提高开关电源的总体效率。有源钳位和元损吸收电路的设计主 要依靠经验来完成的，所以不在这里介绍。 采用新技术时必须小心，因为很多是有专利的，可能需要直接付专利费给专利持有人，或在购买每 一片控制IC芯片时，支付附加费用。在将这些电源引入生产前，请注意这个问题。 10W同步整流Buck变换器 应用 此设计实例是PWM设计实例1的再设计，它包括了如何设计同步整流器(板载的10W降压Buck 变换器)。 在设计同步整流开关电源时，必须仔细选择控制IC。为了效率最高和体积最小，一般同步控制器在 系统性能上各有千秋，使得控制器只是在供应商提到的应用场合中性能较好。很多运行性能的微妙 之处不能确定，除非认真读过数据手册。例如，每当作者试图设计一个同步整流变换器，并试图使 用现成买来的IC芯片时，3／4设计会被丢弃。这是因为买来的芯片功能或工作模式往往无法改变。 更不用说，当发现现成方案不能满足需求时，是令人沮丧的(见图20的电路图)。 设计指标 输入电压范围： DC+10～+14V 输出电压： DC+5.0V 额定输出电流： 2.0A 过电流限制： 3.0A 输出纹波电压： +30mV(峰峰值) 输出调整：±1％ 最大工作温度： +40℃ “黑箱”预估值 输出功率： +5.0V*2A=10.0W(最大) 输入功率： Pout/估计效率=10.0W／0.90=11.1W 功率开关损耗 (11.1W-10W) * 0．5=0.5W 续流二极管损耗： (1l.lW-10W)*0.5=0.5W 输入平均电流 低输入电压时 11.1W／10V=1.1lA 高输入电压时： 11.1W／14V=0．8A 估计峰值电流： 1．4Iout(rated)=1．4×2．0A=2．8A 设计工作频率为300kHz。
Maxim最新版本电源设计指南
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开关电源设计与制作
《自动化专业综合课程设计2》 课程设计报告 题目：开关电源设计与制作 院（系）：机电与自动化学院 专业班级：自动化0803 学生姓名：程杰 学号：20081184111 指导教师：雷丹 2011年11月14日至2011年12月2日 华中科技大学武昌分校制
目录 1．开关电源简介 (2) 1.1开关电源概述 (2) 1.2开关电源的分类 (3) 1.3开关电源特点 (4) 1.4开关电源的条件 (4) 1.5开关电源发展趋势 (4) 2．课程设计目的 (5) 3．课程设计题目描述和要求 (5) 4．课程设计报告内容 (5) 4.1开关电源基本结构 (5) 4.2系统总体电路框架 (6) 4.3变换电路的选择 (6) 4.4控制方案 (7) 4.5控制器的选择 (8) 4.5.1 C8051F020的内核 (8) 4.5.2片内存储器 (8) 4.5.312位模/数转换器 (9) 4.5.4 单片机初始化程序 (9) 4.6 输出采样电路 (10) 4.6.1 信号调节电路 (10) 4.6.2 信号的采样 (11) 4.6.3 ADC 的工作方式 (11) 4.6.4 ADC的程序 (12) 4.7 显示电路 (13) 4.7.1 显示方案 (13) 4.7.2 显示程序 (14) 5．总结 (16) 参考文献 (17)
1．开关电源简介 1.1开关电源概述 开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。它运用功率变换器进行电能变换，经过变换电能，可以满足各种对参数的要求。这些变换包括交流到直流(AC-DC，即整流)，直流到交流(DC-AC，即逆变)，交流到交流(AC-AC，即变压)，直流到直流(DC-DC)。广义地说，利用半导体功率器件作为开关，将一种电源形式转变为另一种电源形式的主电路都叫做开关变换器电路；转变时用自动控制闭环稳定输出并有保护环节则称为开关电源（SwitchingPower Supply)。 将一种直流电压变换成另一种固定的或可调的直流电压的过程称为DC-DC交换完成这一变幻的电路称为DC-DC转换器。根据输入电路与输出电路的关系，DC-DC 转换器可分为非隔离式DC-DC转换器和隔离式DC-DC转换器。降压型DC-DC 开关电源属于非隔离式的。降压型DC-DC转换器主电路图如1： 图1 降压型DC-DC转换器主电路 其中，功率IGBT为开关调整元件，它的导通与关断由控制电路决定；L和C为滤波元件。驱动VT导通时，负载电压Uo=Uin，负载电流Io按指数上升；控制VT关断时，二极管VD可保持输出电流连续，所以通常称为续流二极管。负载电流经二极管VD续流，负载电压Uo近似为零，负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小，通常串联L值较大的电感。至一个周期T结束，在驱动VT导通，重复上一周期过程。当电路工作于稳态时，负载电流在一个周期的初值和终值相等。负载电压的平均值为：
开关电源设计步骤(精)
开关电源设计步骤 步骤1 确定开关电源的基本参数 ① 交流输入电压最小值u min ② 交流输入电压最大值u max ③ 电网频率F l 开关频率f ④ 输出电压V O （V ）：已知 ⑤ 输出功率P O （W ）：已知 ⑥ 电源效率η：一般取80％ ⑦ 损耗分配系数Z ：Z 表示次级损耗与总损耗的比值，Z=0表示全部损耗发生在初级， Z=1表示发生在次级。一般取Z=0.5 步骤2 根据输出要求，选择反馈电路的类型以及反馈电压V FB 步骤3 根据u ，P O 值确定输入滤波电容C IN 、直流输入电压最小值V Imin ① 令整流桥的响应时间tc=3ms ② 根据u ，查处C IN 值 ③ 得到V imin 步骤4 根据u ，确定V OR 、V B ① 根据u 由表查出V OR 、V B 值 ② 由V B 值来选择TVS 步骤5 根据Vimin 和V OR 来确定最大占空比Dmax V OR D m a x = ×100％ V OR +V I m i n －V D S (O N ) ① 设定MOSFET 的导通电压V DS(ON) ② 应在u=umin 时确定Dmax 值，Dmax 随u 升高而减小 步骤6 确定C IN ,V Imin 值
步骤7 确定初级波形的参数 ① 输入电流的平均值I A VG P O I A VG= ηV Imin ② 初级峰值电流I P I A VG I P = (1－0.5K RP )×Dmax ③ 初级脉动电流I R ④ 初级有效值电流I RMS I RMS =I P √D max ×(K RP 2/3－K RP +1) 步骤8 根据电子数据表和所需I P 值 选择TOPSwitch 芯片 ① 考虑电流热效应会使25℃下定义的极限电流降低10％，所选芯片的极限电流最小值 I LIMIT(min)应满足：0.9 I LIMIT(min)≥I P 步骤9和10 计算芯片结温Tj ① 按下式结算： Tj ＝[I 2RMS ×R DS(ON)+1/2×C XT ×(V Imax +V OR ) 2 f ]×R θ＋25℃ 式中C XT 是漏极电路结点的等效电容，即高频变压器初级绕组分布电容 ② 如果Tj ＞100℃，应选功率较大的芯片 步骤11 验算I P IP=0.9I LIMIT(min) ① 输入新的K RP 且从最小值开始迭代，直到K RP =1 ② 检查I P 值是否符合要求 ③ 迭代K RP =1或I P =0.9I LIMIT(min) 步骤12 计算高频变压器初级电感量L P ，L P 单位为μH 106P O Z(1－η)+ η L P = × I 2P ×K RP (1－K RP /2)f η 步骤13 选择变压器所使用的磁芯和骨架，查出以下参数： ① 磁芯有效横截面积Sj （cm 2），即有效磁通面积。 ② 磁芯的有效磁路长度l （cm ） ③ 磁芯在不留间隙时与匝数相关的等效电感AL(μH/匝2) ④ 骨架宽带b （mm ） 步骤14 为初级层数d 和次级绕组匝数Ns 赋值 ① 开始时取d ＝2（在整个迭代中使1≤d ≤2） ② 取Ns=1(100V/115V 交流输入)，或Ns=0.6(220V 或宽范围交流输入) ③ Ns=0.6×(V O +V F1) ④ 在使用公式计算时可能需要迭代 步骤15 计算初级绕组匝数Np 和反馈绕组匝数N F ① 设定输出整流管正向压降V F1 ② 设定反馈电路整流管正向压降V F2 ③ 计算N P
高效率开关电源设计实例
高效率开关电源设计实 例 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
高效率开关电源设计实例--10W同步整流B u c k变换器 以下设计实例中，包含了各种技巧来提高开关电源的总体效率。有源钳位和元损吸收电路的设计主要依靠经验来完成的，所以不在这里介绍。 采用新技术时必须小心，因为很多是有专利的，可能需要直接付专利费给专利持有人，或在购买每一片控制IC芯片时，支付附加费用。在将这些电源引入生产前，请注意这个问题。 10W同步整流Buck变换器 应用 此设计实例是PWM设计实例1的再设计，它包括了如何设计同步整流器()。 在设计同步整流开关电源时，必须仔细选择控制IC。为了效率最高和体积最小，一般同步控制器在系统性能上各有千秋，使得控制器只是在供应商提到的应用场合中性能较好。很多运行性能的微妙之处不能确定，除非认真读过数据手册。例如，每当作者试图设计一个同步整流变换器，并试图使用现成买来的IC芯片时，3／4设计会被丢弃。这是因为买来的芯片功能或工作模式往往无法改变。更不用说，当发现现成方案不能满足需求时，是令人沮丧的(见图20的电路图)。 设计指标 输入电压范围： DC+10～+14V 输出电压： DC+ 额定输出电流： 过电流限制： 输出纹波电压： +30mV(峰峰值) 输出调整：±1％ 最大工作温度： +40℃ “黑箱”预估值 输出功率： +*2A=(最大) 输入功率： Pout/估计效率=／= 功率开关损耗* 0．5= 续流二极管损耗：*= 输入平均电流 低输入电压时／10V= 高输入电压时：／14V=0．8A 估计峰值电流： 1．4Iout(rated)=1．4×2．0A=2．8A 设计工作频率为300kHz。
LED模块开关电源设计原理
Power Logics Co., Ltd. High PF/AC Direct LED Driver LID-PC-R101B Features ? Wide input range : maximum AC 300V ? LED protection by constant current driving and power compensation ? Drive max. 40W @ 220V, max. 30W @ 110V in 25mm x 30mm x 1.6mm metal PCB condition ? Adjustable efficiency and power factor by LED array and group configuration ? Tap switching structure to implement high power factor ? 83% typical efficiency, minimum power factor 0.95 using 1tap ? No EMI issue ? Small package MLF 20pin, 7mm x 7mm ? Implementation of light and slim lighting fixture by minimizing necessary components Applications. ? Various kind of LED lighting ? Small size LED lighting – Down light, Bulb, etc General Description PC-R101B includes circuits which provide load with constant current and adjust LED power so as to be less sensitive to change of input voltage and protect LED from overloads. Also it helps to achieve high power factor by internal switching circuits and LED group separation scheme. Consequently, PC-R101B is a LED driver guarantees effective use of LEDs which are sensitive to the change of voltage and current. LED drivers generally used such as SMPS or AC/DC converter include switching component and inductors, capacitors of large capacity. These cause complex circuit and problems of noise and life of lighting apparatus. On the contrary, this driver is designed as AC direct concept without complicated circuit and huge inductors, capacitors. Therefore it helps to prolong the life of lighting apparatus and make it free from difficulties of design and debugging. Especially, using properly designed tap structure supported by this driver, it ensures over 0.99 power factor. Total three LED groups are able to be set up connecting with two tap point (TP1, TP2) and power factor will be improved by applying this tap structure interlocked with LED groups. In addition, it
开关电源变压器参数设计步骤详解
开关电源高频变压器设计步骤 步骤1确定开关电源的基本参数 1交流输入电压最小值u min 2交流输入电压最大值u max 3电网频率F l开关频率f 4输出电压V O（V）：已知 5输出功率P O（W）：已知 6电源效率η：一般取80％ 7损耗分配系数Z：Z表示次级损耗与总损耗的比值，Z=0表示全部损耗发生在初级，Z=1表示发生在次级。一般取Z=0.5 步骤2根据输出要求，选择反馈电路的类型以及反馈电压V FB 步骤3根据u，P O值确定输入滤波电容C IN、直流输入电压最小值V Imin 1令整流桥的响应时间tc=3ms 2根据u，查处C IN值 3得到V imin 确定C IN,V Imin值 u(V)P O(W)比例系数(μF/W)C IN(μF)V Imin(V) 固定输 已知2~3(2~3)×P O≥90 入:100/115 步骤4根据u，确通用输入:85~265已知2~3(2~3)×P O≥90 定V OR、V B 固定输入:230±35已知1P O≥240 1根据u由表查出V OR、V B值
2 由V B 值来选择TVS 步骤5根据Vimin 和V OR 来确定最大占空比 Dmax V OR Dmax= ×100％ V OR +V Imin －V DS(ON) 1设定MOSFET 的导通电压V DS(ON) 2 应在u=umin 时确定Dmax 值，Dmax 随u 升高而减小 步骤6确定初级纹波电流I R 与初级峰值电流I P 的比值K RP ，K RP =I R /I P u(V) K RP 最小值(连续模式)最大值(不连续模式) 固定输入:100/1150.41通用输入:85~2650.441固定输入:230±35 0.6 1 步骤7确定初级波形的参数 ①输入电流的平均值I AVG P O I A VG= ηV Imin ②初级峰值电流I P I A VG I P = (1－0.5K RP )×Dmax ③初级脉动电流I R u(V) 初级感应电压V OR (V)钳位二极管反向击穿电压V B (V) 固定输入:100/115 6090通用输入:85~265135200固定输入:230±35 135 200
电源设计规范
整车电负荷设计规范 编制_______________ 校对_______________ 审核—批准 北汽福田汽车股份有限公司 汽车工程研究院 电子电器中心
、发动机、发电机基本状态 X X发动机匹配额定电流时发电机特性曲线（见下图一、根据具体的发动机匹配的发电机的特性曲线）： 图一（发电机特性曲线）
编号 BJ X X X系列车型整车电负荷设计规范一—J_e_-——— ------------- 共3 页第2页 二、发电机的功率确定 按以下两个方面确定发电机的功率： 1、发电机对应发动机怠速输出电流最低限度应超过永久及长期耗电器的耗电电流的1.1~1.3 倍。考虑倍乘因子后，即使短途行驶、发动机空转也可保证蓄电池充分充电； 2、发电机额定电流应大于永久及长期耗电器、短期耗电器耗电电流之和。 三、整车电气设备功率与发电机的功率平衡计算 1、按用电器耗电功率加权计算（参考Robert Bosch公司的倍数规则）
2、按爬长坡极限工况下用电器耗电功率计算（整车最大连续用电组合） 结论：（按用电器耗电功率加权计算，确认发电机的功率是否满足要求。）具体实例见下页:
实例 : 轴叙（xlOOOrpj } 4G64二加PDA :送泪谑桝 编号 共3页 第1页 发动机型号 4G64 发电机皮带轮外径 62 发动机曲轴皮带轮外径 149 发电机皮带轮传动速比 2.4 发动机怠速（rpm ） 750 ± 30 发电机对应怠速（rpm ） 1800 发动机最大扭矩点（rpm ） 2400~2800 发电机对应最大扭矩点（rpm ） 5760 发电机初始临界转速（rpm ） 1300 蓄电池容量（A.h ） 65 畜电池补充充电电流（A ） 6.5 蓄电池标称电荷量的10% 发电机输出电压（V ） 13.5 折合充电功率88W BJ6486系列轻型客车整车电负荷设计规范 、发动机、发电机基本状态 4G64发动机配额定电流120A 发电机特性:
24V开关电源设计
24V开关稳压电源设计2009-11-10 13:53:13 24V开关稳压电源设计 输出电压4～16V开关稳压电源的设计2007-02-03 06:18摘要：介绍一种采用半桥电路的开关电源，其输入电压为交流220V±20％，输出电压为直流4～16V，最大电流40A，工作频率50kHz。重点介绍了该电源的设计思想，工作原理及特点。关键词：脉宽调制；半桥变换器；电源 1、引言： 在科研、生产、实验等应用场合，经常用到电压在5～15V，电流在5～40A的电源。而一般实验用电源最大电流只有5A、10A。为此专门开发了电压4V～16V连续可调，输出电流最大40A的开关电源。它采用了半桥电路，所选用开关器件为功率MOS管，开关工作频率为50kHz，具有重量轻、体积小、成本低等特点。 2、主要技术指标 1）交流输入电压AC220V±20％； 2）直流输出电压4～16V可调； 3）输出电流0～40A； 4）输出电压调整率≤1％； 5）纹波电压Up p≤50mV； 6）显示与报警具有电流/电压显示功能及故障告警指示。 3、基本工作原理及原理框图 该电源的原理框图如图1所示。 220V交流电压经过EMI滤波及整流滤波后，得到约300V的直流电压加到半桥变换器上，用脉宽调制电路产生的双列脉冲信号去驱动功率MOS管，通过功率变压器的耦合和隔离作用在次级得到准方波电压，经整流滤波反馈控制后可得到稳定的直流输出电压。 图1整体电源的工作框图
4、各主要功能描述 4.1、交流EMI滤波及整流滤波电路 交流EMI滤波及整流滤波电路如图2所示。 图2交流EMI滤波及输入整流滤波电路 电子设备的电源线是电磁干扰（EMI）出入电子设备的一个重要途径，在设备电源线入口处安装电网滤波器可以有效地切断这条电磁干扰传播途径，本电源滤波器由带有IEC插头电网滤波器和PCB电源滤波器组成。IEC插头电网滤波器主要是阻止来自电网的干扰进入电源机箱。PCB电源滤波器主要是抑制功率开关转换时产生的高频噪声。交流输入220V时，整流采用桥式整流电路。如果将JTI跳线短连时，则适用于110V交流输入电压。由于输入电压高，电容器容量大，因此在接通电网瞬间会产生很大的浪涌冲击电流，一般浪涌电流值为稳态电流的数十倍。这可能造成整流桥和输入保险丝的损坏，也可能造成高频变压器磁芯饱和损坏功率器件，造成高压电解电容使用寿命降低等。所以在整流桥前加入由电阻R1和继电器K1组成的输入软启动电路。 4.2 、半桥式功率变换器 该电源采用半桥式变换电路，如图6所示，其工作频率50kHz，在初级一侧的主要部分是Q4和Q5功率管及C34和C35电容器。Q4和Q5交替导通、截止，在高频变压器初级绕组N1两端产生一幅值为U1/2的正负方波脉冲电压。能量通过变压器传递到输出端，Q4和Q5采用IRFP460功率MOS管。 4.3、功率变压器的设计 1）工作频率的设定 工作频率对电源的体积、重量及电路特性影响很大。工作频率高，输出滤波电感和电容体积减小，但开关损耗增高，热量增大，散热器体积加大。因此根据元器件及性价比等因素，将电源工作频率进行优化设计，本例为fs=50kHz。 T=1/fs=1/50kHz=20μs 2）磁芯选用
史上最全的开关电源设计经验资料
三种基础拓扑（buck boost buck-boost ）的电路基础： 1， 电感的电压公式dt dI L V =＝T I L ??，推出ΔI ＝V ×ΔT/L 2， sw 闭合时，电感通电电压V ON ，闭合时间t ON sw 关断时，电感电压V OFF ，关断时间 t OFF 3， 功率变换器稳定工作的条件：ΔI ON ＝ΔI OFF 即，电感在导通和关断时，其电流变化相等。 那么由1，2的公式可知，V ON ＝L ×ΔI ON /Δt ON ，V OFF ＝L ×ΔI OFF /Δt OFF ，则稳定条件为伏秒定律：V ON ×t ON ＝V OFF ×t OFF 4， 周期T ，频率f ，T ＝1/f ，占空比D ＝t ON /T ＝t ON /（t ON ＋t OFF ）→t ON ＝D/f ＝TD →t OFF ＝（1－D ）/f 电流纹波率r P51 52 r ＝ΔI/ I L ＝2I AC /I DC 对应最大负载电流值和最恶劣输入电压值 ΔI ＝E t /L μH E t ＝V ×ΔT （时间为微秒）为伏微秒数，L μH 为微亨电感，单位便于计算 r ＝E t /（ I L ×L μH ）→I L ×L μH ＝E t /r →L μH ＝E t /（r* I L ）都是由电感的电压公式推导出来 r 选值一般0.4比较合适，具体见 P53 电流纹波率r ＝ΔI/ I L ＝2I AC /I DC 在临界导通模式下，I AC ＝I DC ，此时r ＝2 见P51 r ＝ΔI/ I L ＝V ON ×D/Lf I L ＝V O ＦＦ×（1－D ）/Lf I L →L ＝V ON ×D/rf I L 电感量公式：L ＝V O ＦＦ×（1－D ）/rf I L ＝V ON ×D/rf I L 设置r 应注意几个方面： A,I PK ＝（1＋r/2）×I L ≤开关管的最小电流，此时r 的值小于0.4，造成电感体积很大。 B,保证负载电流下降时，工作在连续导通方式P24-26， 最大负载电流时r ’＝ΔI/ I LMAX ,当r ＝2时进入临界导通模式，此时r ＝ΔI/ I x ＝2→ 负载电流I x ＝（r ’ /2）I LMAX 时，进入临界导通模式,例如：最大负载电流3A ，r ’＝0.4，则负载电流为（0.4/2）×3＝0.6A 时，进入临界导通模式 避免进入临界导通模式的方法有1，减小负载电流2，减小电感（会减小ΔI ，则减小r ）3，增加输入电压 P63 电感的能量处理能力1/2×L ×I 2 电感的能量处理能力用峰值电流计算1/2×L ×I 2PK ，避免磁饱和。 确定几个值:r 要考虑最小负载时的r 值 负载电流I L I PK 输入电压范围V IN 输出电压V O 最终确认L 的值 基本磁学原理：P71――以后花时间慢慢看《电磁场与电磁波》用于EMC 和变压器 H 场：也称磁场强度，场强，磁化力，叠加场等。单位A/m B 场：磁通密度或磁感应。单位是特斯拉（T ）或韦伯每平方米Wb/m 2 恒定电流I 的导线，每一线元dl 在点p 所产生的磁通密度为dB ＝k ×I ×dl ×a R /R 2 dB 为磁通密度，dl 为电流方向的导线线元，a R 为由dl 指向点p 的单位矢量，距离矢量为R ，R 为从电流元dl 到点p 的距离，k 为比例常数。 在SI 单位制中k ＝μ0/4π，μ0=4π×10-7 H/m 为真空的磁导率。 则代入k 后，dB ＝μ0×I ×dl ×R/4πR 3 对其积分可得B ＝ 3 40R C R Idl ?? π μ
电源模块设计分析
电源模块设计分析 电源模块是可以直接贴装在印刷电路板上的电源供应器(参看图1)，其特点是可为专用集成电路（ASIC）、数字信号处理器(DSP)、微处理器、存储器、现场可编程门阵列(FP GA) 及其他数字或模拟负载提供供电。一般来说，这类模块称为负载点(POL) 电源供应系统或使用点电源供应系统(PUPS)。由于模块式结构的优点甚多，因此高性能电信、网络联系及数据通信等系统都广泛采用各种模块。虽然采用模块有很多优点，但工程师设计电源模块以至大部分板上直流/直流转换器时，往往忽略可靠性及测量方面的问题。本文将深入探讨这些问题，并分别提出相关的解决方案。 图1，电源供应器 采用电源模块的优点 目前不同的供应商在市场上推出多种不同的电源模块，而不同产品的输入电压、输出功率、功能及拓扑结构等都各不相同。采用电源模块可以节省开发时间，使产品可以更快推出市场，因此电源模块比集成式的解决方案优胜。电源模块还有以下多个优点： ● 每一模块可以分别加以严格测试，以确保其高度可靠，其中包括通电测试，以便剔除不合规格的产品。相较之下，集成式的解决方案便较难测试，因为整个供电系统与电路上的其他功能系统紧密联系一起。 ● 不同的供应商可以按照现有的技术标准设计同一大小的模块，为设计电源供应器的工程师提供多种不同的选择。 ● 每一模块的设计及测试都按照标准性能的规定进行，有助减少采用新技术所承受的风险。 ● 若采用集成式的解决方案，一旦电源供应系统出现问题，便需要将整块主机板更换；若采用模块式的设计，只要将问题模块更换便可，这样有助节省成本及开发时间。
容易被忽略的电源模块设计问题 虽然采用模块式的设计有以上的多个优点，但模块式设计以至板上直流/直流转换器设计也有本身的问题，很多人对这些问题认识不足，或不给予足够的重视。以下是其中的部分问题： ● 输出噪音的测量； ● 磁力系统的设计； ● 同步降压转换器的击穿现象； ● 印刷电路板的可靠性。 这些问题会将在下文中一一加以讨论，同时还会介绍多种可解决这些问题的简单技术。 输出噪音的测量技术 所有采用开关模式的电源供应器都会输出噪音。开关频率越高，便越需要采用正确的测量技术，以确保所量度的数据准确可靠。量度输出噪音及其他重要数据时，可以采用图2 所示的Tektronix 探针探头(一般称为冷喷嘴探头)，以确保测量数字准确可靠，而且符合预测。这种测量技术也确保接地环路可减至最小。 图2，测量输出噪音数字 进行测量时我们也要将测量仪表可能会出现传播延迟这个因素计算在内。大部分电流探头的传播延迟都大于电压探头。因此必须同时显示电压及电流波形的测量便无法确保测量数字的准确度，除非利用人手将不同的延迟加以均衡。 电流探头也会将电感输入电路之内。典型的电流探头会输入600nH 的电感。对于高频的电路设计来说，由于电路可承受的电感不能超过1mH，因此，经由探头输入的电感会影响di/dt 电流测量的准确性，甚至令测量数字出现很大的误差。若电感器已饱和，则可采用
RCC开关电源设计详细讲解39308
目录 摘要 ABSTRACT 绪论 第一章．RCC电路基础简介 1.1RCC电路工作原理 1.2RCC电路的稳压问题 1.3RCC电路占空比的计算 1.4RCC电路振荡频率的计算 1.5RCC电路变压器的设计 第二章．简易RCC基极驱动的缺点及改进设计 2.1 简易RCC电路的缺点 2.2 开关晶体管恒流驱动的设计 第三章．RCC电路的建模及仿真 3.1 RCC电路的建模及参数设计 3.1.1 主要技术指标 3.1.2 变压器的设计 3.1.3 电压控制电路的设计 3.1.4 驱动电路的设计 3.1.5 副边电容、二极管参数的设计
3.1.6 其他辅助电路的设计 3.2 RCC电路的仿真 3.2.1 RCC电路带额定负载时的仿真及设计标准的验证 3.2.2 RCC电路带轻载时的仿真 3.3 RCC电路的改进及改进后的仿真 3.3.1 RCC电路的恒流设计 3.3.2带有恒流源的RCC电路的仿真 第四章 RCC电路间歇振荡的应用实例 4.1 三星S10型放像机中的RCC型开关电源
RCC电路间歇振荡现象的研究 摘要：RCC变换器通常是指自振式反激变换器。它是由较少的几个器件就可以组成的高效电路，已经广泛用于小功率电路离线工作状态。由于控制电路能够与少量分立元件一起工作而不会出现差错，所以电路的总的花费要比普通的PWM反激逆变器低。一方面，当其控制电流过高时就会出现一种间歇振荡现象，从而使得电路的振荡周期在很大围变化，类如例如从数百赫兹到数千赫兹之间变化，因而在较大功率输出时将引起变压器等产生异常的噪音，所以需要抑制这种现象的产生。另一方面，当电路的输出功率输出较小时，却可以利用这种间歇振荡，使开关电路处于低能耗状态。当需要电路工作时，只需给电路一个信号脉冲即可。电路本文主要通过实验仿真的方法在RCC电路中加入某些特定的电路从而达到抑制消除这种间歇振荡，同时还简要阐述一些利用间歇振荡的例子。 Abstract：The self-oscillating flyback converter, often referred to as the ringing choke converter (RCC), is a robust, low component-count circuit that has been widely used in low power off-line applications. Since the control of the circuit can be implemented with very few discrete components without loss of performance, the overall cost of the circuit is generally lower than the conventional PWM flyback converter that employs a commercially available integrated control .
反激式开关电源设计资料.doc
反激式开关电源设计资料 前言 反激式开关电源的控制芯片种类非常丰富，芯片厂商都有自己的专用芯片，例如UC3842、UC3845、OB2262、OB2269、TOPSWITCH 等等。虽然控制芯片略有不同，但是反激式开关电源的拓扑结构和电路原理基本上是一样的，本资料以UC3842为控制芯片设计了一款反激式开关电源。 单端反激式开关稳压电源的基本工作原理如下： D1 T R L 图1 反激式开关电源原理图 当加到原边主功率开关管Q1的激励脉冲为高电平使Q1导通时，直流输入电压V IN加载原边绕组N P两端，此时因副边绕组相位是上负下正，使整流管D1反向偏置而截止；当驱动脉冲为低电平使Q1截止时，原边绕组N P两端电压极性反向，使副边绕组相位变为上正下负，则整流管被正向偏置而导通，此后存储在变压器中的磁能向负载传递释放。因单端反激式电源只是在原边开关管到同期间存储能
量，当它截止时才向负载释放能量，故高频变压器在开关工作过程中，既起变压隔离作用，又是电感储能元件。因此又称单端反激式变换器是一种“电感储能式变换器”。 学习了反激式开关电源的工作原理之后，我们可以自行设计一款电源进行调试。开关电源是一门实验科学，理论知识的学习是必不可少的，但是光掌握了理论知识是远远不够的，还要多做实验，测试不同环境不同参数下的电源工作情况，这样才能对电源有更深的认识。除此之外，掌握大量的实验数据可以对以后设计电源和电源的优化提供很大帮助，可以更快速更合理的设计出一款新电源或者排除一些电源故障。通过阅读下面的章节，可以使你对电源从原理理解到设计能力有一个快速的提升。
第一章 电源参数的计算 第一步，确定系统的参数。我们设计一个电源首先要确定电源工作在一个什么样的环境，比如说输入电压的范围、频率、网侧电压是否纯净，接下来是电源的输出能力包括输出电压、电流和纹波大小等等。先要确定这些相关因素，才能更好的设计出符合标准的电源。我们在第二章会详细介绍如何利用这些参数设计电源。 输入电压范围（V line min 和V line max ）； 输入电压频率（f L ）； 输出电压（V O ）； 输出电流（I O ）； 最大输出功率 （P 0）。 效率估计（E ff ）：需要估计功率转换效率以计算最大输入功率。如果没有参考数据可供使用，则对于低电压输出应用和高电压输出应用，应分别将E ff 设定为0.8~0.85。 利用估计效率，可由式（1-1）求出最大输入功率。 O IN ff P P E = （1-1） 第二步：确定输入整流滤波电容（C DC ）和DC 电压范围。 最大DC 电压纹波计算： max DC V ?= （1-2） 式（1-2）中，D ch 为规定的输入整流滤波电容的充电占空比。其 典型值为0.2。对于通用型输入（85~265Vrms ），一般将max V DC ?设定为
pcb设计指南
mp3的设计原理及制作 高速PCB设计指南之一 第一篇PCB布线 在PCB设计中，布线是完成产品设计的重要步骤，可以说前面的准备工作都是为它而做的，在整个PCB中，以布线的设计过程 限定最高，技巧最细、工作量最大。PCB布线有单面布线、双面布线及多层布线。布线的方式也有两种：自动布线及交互式布 线，在自动布线之前，可以用交互式预先对要求比较严格的线进行布线，输入端与输出端的边线应避免相邻平行，以免产生 反射干扰。必要时应加地线隔离，两相邻层的布线要互相垂直，平行容易产生寄生耦合。 自动布线的布通率，依赖于良好的布局，布线规则可以预先设定，包括走线的弯曲次数、导通孔的数目、步进的数目等。一般 先进行探索式布经线，快速地把短线连通，然后进行迷宫式布线，先把要布的连线进行全局的布线路径优化，它可以根据需要 断开已布的线。并试着重新再布线，以改进总体效果。 对目前高密度的PCB设计已感觉到贯通孔不太适应了，它浪费了许多宝贵的布线通道，为解决这一矛盾，出现了盲孔和埋孔技 术，它不仅完成了导通孔的作用，还省出许多布线通道使布线过程完成得更加方便，更加流畅，更为完善，PCB 板的设计过 程是一个复杂而又简单的过程，要想很好地掌握它，还需广大电子工程设计人员去自已体会，才能得到其中的真谛。 1 电源、地线的处理 既使在整个PCB板中的布线完成得都很好，但由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰，会使产品的性能下降，有时甚至影 响到产品的成功率。所以对电、地线的布线要认真对待，把电、地线所产生的噪音干扰降到最低限度，以保证产品的质量。 对每个从事电子产品设计的工程人员来说都明白地线与电源线之间噪音所产生的原因，现只对降低式抑制噪音作以表述： （1）、众所周知的是在电源、地线之间加上去耦电容。 （2）、尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关系是：地线＞电源线＞信号线，通常信号线宽为：0.2～ 0.3mm,最经细宽度可达0.05～0.07mm,电源线为1.2～2.5 mm。对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路, 即构成一个 地网来使用(模拟电路的地不能这样使用) （3）、用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。或是做成多层板，电源，地线各占用 一层。 2 数字电路与模拟电路的共地处理 现在有许多PCB不再是单一功能电路（数字或模拟电路），而是由数字电路和模拟电路混合构成的。因此在布线时就需要考虑 它们之间互相干扰问题，特别是地线上的噪音干扰。 数字电路的频率高，模拟电路的敏感度强，对信号线来说，高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件，对地线来说，整人 PCB对外界只有一个结点，所以必须在PCB内部进行处理数、模共地的问题，而在板内部数字地和模拟地实际上是分开的它们 之间互不相连，只是在PCB与外界连接的接口处（如插头等）。数字地与模拟地有一点短接，请注意，只有一个连接点。也有 在PCB上不共地的，这由系统设计来决定。 3 信号线布在电（地）层上 在多层印制板布线时，由于在信号线层没有布完的线剩下已经不多，再多加层数就会造成浪费也会给生产增加一定的工作量， 成本也相应增加了，为解决这个矛盾，可以考虑在电（地）层上进行布线。首先应考虑用电源层，其次才是地层。因为最好是 保留地层的完整性。 4 大面积导体中连接腿的处理 在大面积的接地（电）中，常用元器件的腿与其连接，对连接腿的处理需要进行综合的考虑，就电气性能而言，元件腿的焊盘 与铜面满接为好，但对元件的焊接装配就存在一些不良隐患如：①焊接需要大功率加热器。②容易造成虚焊点。所以兼顾电气 性能与工艺需要，做成十字花焊盘，称之为热隔离（heat shield）俗称热焊盘（Thermal），这样，可使在焊接时因截面过分散 热而产生虚焊点的可能性大大减少。多层板的接电（地）层腿的处理相同。 5 布线中网络系统的作用 在许多CAD系统中，布线是依据网络系统决定的。网格过密，通路虽然有所增加，但步进太小，图场的数据量过大，这必然对 设备的存贮空间有更高的要求，同时也对象计算机类电子产品的运算速度有极大的影响。而有些通路是无效的，如被元件腿的 焊盘占用的或被安装孔、定们孔所占用的等。网格过疏，通路太少对布通率的影响极大。所以要有一个疏密合理的网格系统来 支持布线的进行。 标准元器件两腿之间的距离为0.1英寸(2.54mm),所以网格系统的基础一般就定为0.1英寸(2.54 mm)或小于0.1英寸的整倍数， 如：0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。 6 设计规则检查（DRC） 布线设计完成后，需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则，同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的 需求，一般检查有如下几个方面： （1）、线与线，线与元件焊盘，线与贯通孔，元件焊盘与贯通孔，贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理，是否满足生产要 求。 （2）、电源线和地线的宽度是否合适，电源与地线之间是否紧耦合（低的波阻抗）？在PCB中是否还有能让地线加宽的地 方。 （3）、对于关键的信号线是否采取了最佳措施，如长度最短，加保护线，输入线及输出线被明显地分开。 （4）、模拟电路和数字电路部分，是否有各自独立的地线。 （5）后加在PCB中的图形（如图标、注标）是否会造成信号短路。 （6）对一些不理想的线形进行修改。 （7）、在PCB上是否加有工艺线？阻焊是否符合生产工艺的要求，阻焊尺寸是否合适，字符标志是否压在器件焊盘上，以免影 响电装质量。 （8）、多层板中的电源地层的外框边缘是否缩小，如电源地层的铜箔露出板外容易造成短路。 Copyright by BroadTechs Electronics Co.,Ltd 2001-2002