簡述開關(guān)電源開發(fā)人員所需具備的理論知識ppt課件

1、 簡述開關(guān)電源開發(fā)人員所需具備的實際知識 實際技藝和工程素質(zhì) 2007年10月完成 . 內(nèi)容目錄 1：開發(fā)一個開關(guān)電源產(chǎn)品所需求的技藝和專業(yè)實際知識 2：開發(fā)一個開關(guān)電源產(chǎn)品所需求進展的各種優(yōu)化和折中 3：保證開關(guān)電源產(chǎn)品一次開發(fā)勝利所需具備的工程素質(zhì) .一：開發(fā)一個開關(guān)電源產(chǎn)品所需求的技藝和專業(yè)實際知識.1：開關(guān)電源概略- 因電子技術(shù)、自動化技術(shù)、IC技術(shù)等等的迅速開展，導(dǎo)致了多種多樣的電子設(shè)備； 如：計算機、電視機、通訊設(shè)備、工業(yè)控制設(shè)備、手機數(shù)碼相機、DVD、效力器、 路由器、電機驅(qū)動、醫(yī)療儀器、。； - 電子設(shè)備內(nèi)部的各種IC、電子電路、執(zhí)行安裝所需的電源，多為直流電和交流電； - 從

2、電網(wǎng)所得的交流電或由電池所得的直流電是隨環(huán)境、時間和負載所變化的，它們 不能直接成為電子設(shè)備所需的內(nèi)部電源； - 電子設(shè)備由于要完成許多高級的功能、對其供電電源的精度、隨環(huán)境的變化、動態(tài) 呼應(yīng)才干、還有很多其它的目的都有非常高的要求； 將電網(wǎng)或電池的一次電能，轉(zhuǎn)換為符合電子設(shè)備要求的二次電能，這樣的變換設(shè)備便是電源。電源是一切電子設(shè)備的心臟，沒有電源，電子設(shè)備就不能夠任務(wù)。1電源是什么？.2開關(guān)電源是具有最高功率密度的電源，按變換方式可分為以下四大類：1：第一大類：AC/DC開關(guān)電源；2：第二大類：DC/DC開關(guān)電源；3：第三大類：DC/AC開關(guān)電源；4：第四大類：AC/AC開關(guān)電源。但目前只

3、將前兩類稱為開關(guān)電源，而將后兩類分別稱為逆變器和變頻器。3實踐的開關(guān)電源在運用時可分成外置式和內(nèi)置式兩種： 1：外置電源 - 與設(shè)備分開放置的電源模塊或電源系統(tǒng)；如： - 通訊譽一次電源模塊和系統(tǒng)； - 電力操作電源模塊和系統(tǒng)； - 手機電池的充電器； - 筆記本電腦的Adapter ； - 各類手提設(shè)備、便攜設(shè)備的電池充電器，等等。.2：內(nèi)置電源 - 放在設(shè)備內(nèi)部的電源模塊或電源系統(tǒng)；如： - 計算機內(nèi)部的Silver Box和VRM； - 家電如普通電視機、PDP電視機、液晶電視機內(nèi)部的供電電源； - 工業(yè)控制設(shè)備內(nèi)部的電源； - 儀器中用的電源； - 通訊設(shè)備內(nèi)部的電源模塊和系統(tǒng)； -

4、復(fù)印機、機、打印機等的內(nèi)部電源，等等。 3：板上電源 - 放在設(shè)備內(nèi)單板上的電源模塊；如： - 規(guī)范磚類電源全磚、半磚、1/4磚、1/8磚； - 非隔離POLPoint of Load變換器； - VRM和VRD； - 小功率SMD電源； - SIP和DIP電源，等等。 下面我們來看一些電源產(chǎn)品的圖片。這些圖片摘自相關(guān)電源公司網(wǎng)站.A：一次電源產(chǎn)品的圖片AC/DC FPS Series of Lambda TH Series of Lambda .B：工業(yè)電源產(chǎn)品的圖片規(guī)范產(chǎn)品AC/DCCPCI Series of Lambda .C：工業(yè)電源產(chǎn)品的圖片AC/DCHWS Series of L

5、ambda .D：工業(yè)電源產(chǎn)品的圖片AC/DCDT Series of Lambda KW Series of Lambda .E：工業(yè)電源產(chǎn)品的圖片AC/DC.F：二次電源產(chǎn)品的圖片DC/DC-規(guī)范轉(zhuǎn)類Full BrickHalf BrickHalf Brick1/4 Brick1/8 Brick.G：二次電源產(chǎn)品的圖片DC/DC.2：開發(fā)一個開關(guān)電源產(chǎn)品所需求的根本技藝1：認識組成開關(guān)電源的一切元器件。2：掌握各種元器件的電氣性能和電路符號。3：會本人制造各種磁芯元件。4：會正確裝配電源中的各個部分。5：了解電源各項目的的意義并掌握如何測試的方法。6：會運用儀器對裝配后的電源進展正確的調(diào)試

6、，優(yōu)化和折中。7：會對獲得的實驗結(jié)果進展分析，并進展總結(jié)。8：會從不同的渠道不斷地學(xué)習(xí)電源知識，并能和他人分享本人的成果。上面要求的根本技藝，請與會者本人對照一下，有不夠的地方，那么要努力去做，由于這是最根底的。下面將給大家詳細引見一下所需求掌握的專業(yè)實際知識。.3：開發(fā)一個開關(guān)電源產(chǎn)品所需求的專業(yè)實際知識從下面一個開關(guān)電源產(chǎn)品例子著手，來看看開發(fā)人員需求掌握的專業(yè)實際知識有哪些？這個例子是一個規(guī)范的多輸出電源CPCI350，其規(guī)格和要求等先簡單地概括如下：1：穩(wěn)態(tài)設(shè)計規(guī)格01：輸入電壓范圍： 85V264V AC ；02：輸出#1： 5V/50A 輸出#2： 3.3V/40A，滿足： 輸出#

7、3： 12V/12A 輸出#4： -12V/4A，滿足：03：輸出電壓紋波：04：模塊滿載效率：05：輸入功率因數(shù)：0.99typ06：電壓調(diào)整率：07：負載調(diào)整率：輸出#1 ，其它輸出08：模塊幾何尺寸：09：模塊環(huán)境溫度：10：溫度系數(shù)：11：輸出堅持時間：.2：設(shè)計必需實現(xiàn)的功能01：全范圍內(nèi)的正常開關(guān)機 ；02：全范圍內(nèi)的輸出穩(wěn)壓且滿足各項電性能目的； 03：實現(xiàn)規(guī)格書要求的自動維護 ；04：輸出#1輸出#3的輸出并聯(lián)均流；05：輸出#1和輸出#2的遠端補償；06：實現(xiàn)規(guī)格書的平安要求；07：實現(xiàn)規(guī)格書的EMI要求；08：實現(xiàn)規(guī)格書的熱插拔要求；09：實現(xiàn)規(guī)格書的MTBF要求；10：實

8、現(xiàn)規(guī)格書的本錢要求；11：實現(xiàn)規(guī)格書的通斷邏輯功能要求。.3：CPCI350的功能構(gòu)造總框圖.案例CPCI350電源中DC-DC控制部分的功能構(gòu)造框圖其中藍色方框用來實現(xiàn)根本穩(wěn)壓功能的；綠色方框用來實現(xiàn)并聯(lián)和熱插拔等高級功能的；紅色方框用來實現(xiàn)各種維護功能。.4：從CPCI350的功能構(gòu)造總框圖可知，一個開關(guān)電源產(chǎn)品需求的電路為：1：功率電路： - 輸入保險絲； - EMI濾波器； - 浪涌限制器通常為熱敏電阻和電子開關(guān)并聯(lián)； - 整流電路； - PFC主電路多為Boost電路； - DC-DC主電路可有很多種選擇； - 輔助電源主電路多用Flyback電路； - 輸出隔離器件Oring Di

9、ode 或Oring MOSFET； .2：控制電路： - PFC控制電路； 用來產(chǎn)生輸入正弦電流和輸出近似穩(wěn)壓的控制電路有多種控制實現(xiàn)； - DC-DC控制電路； a：用來穩(wěn)定各路輸出電壓； b：用來維護各路輸出過載和短路； c：用來實現(xiàn)主要幾路的輸出均流和遠端補償； d：用來限制總輸出功率要求和兩路輸出電流之和要求； e：用來實現(xiàn)熱插拔功能所需的控制遙控開關(guān)機控制； f ：用來實現(xiàn)輸出Oring MOSFET的控制*； g：用來維護主要幾路輸出的過壓； h：用來實現(xiàn)電源的過溫維護； i ：用來分別指示任務(wù)ok和缺點； j ：用來產(chǎn)生兩路低壓大電流輸出的同步整流控制*； k：用來彌補線路電壓

10、降的遠端補償技術(shù)； l ：用來實現(xiàn)非主路輸出穩(wěn)壓的后調(diào)穩(wěn)壓控制； - 輔助電源控制電路； - 輸入欠壓掉電檢測電路； 輸入欠壓時，產(chǎn)生維護信號封鎖PFC；輸入掉電時，產(chǎn)生掉電告警信號； - 輸入浪涌控制電路； 產(chǎn)生控制信號去控制浪涌控制器中的電子開封鎖合，等等。.5：開發(fā)一個開關(guān)電源產(chǎn)品所需求的專業(yè)實際知識：01：有源PFC的拓撲，分析，控制與設(shè)計。02：DC-DC功率變換器的拓撲與穩(wěn)態(tài)分析。04：開關(guān)電源的控制與動態(tài)分析。 03：開關(guān)電源的功率級參數(shù)設(shè)計07：開關(guān)電源的EMI分析與設(shè)計。 10：開關(guān)電源的各種維護技術(shù)。11：開關(guān)電源的同步整流技術(shù)。12：開關(guān)電源的模塊均流控制技術(shù)。06：開關(guān)

11、電源的大信號分析與設(shè)計。05：開關(guān)電源的小信號分析與設(shè)計。 08：開關(guān)電源的熱分析與設(shè)計。 09：開關(guān)電源的容差分析與設(shè)計。 .二：開發(fā)一個開關(guān)電源產(chǎn)品所需求進展的各種優(yōu)化和折中.1：開發(fā)一個開關(guān)電源產(chǎn)品所需求進展的各種優(yōu)化1：功率級參數(shù)的優(yōu)化：在選定功率級拓撲后，可利用前面的知識和穩(wěn)態(tài)任務(wù)點選擇，對功率級參數(shù)進展優(yōu)化，使得： - 開關(guān)功率器件的損耗最小； - 功率變壓器和濾波電感、濾波電容等的體積最??； - 電源整機的功率密度最高； - 功率級的Layout最合理，等等。在這些優(yōu)化中，最重要的是功率變壓器的優(yōu)化，其變比，其繞法都會直接影響其它功率元器件的選擇和整個功率級的效率及功率密度。合理

12、地選擇功率開關(guān)器件和它們的驅(qū)動電路及吸收電路，對功率級的性能也很重要。.2：環(huán)路參數(shù)的優(yōu)化：在選定功率級拓撲和控制戰(zhàn)略后，可利用前面的知識并在功率級參數(shù)優(yōu)化的根底上，對環(huán)路參數(shù)進展優(yōu)化，使得： - 盡量減小閉環(huán)電壓音頻隔離度從而減小PFC濾波電容； - 盡量減小閉環(huán)輸出阻抗從而減小DC輸出濾波電容； - 盡量提高電源的閉環(huán)呼應(yīng)速度從而減小DC輸出濾波電容； 在環(huán)路優(yōu)化中，最重要的是補償器參數(shù)，調(diào)制器參數(shù)如外部斜波補償含量和光耦電路參數(shù)的優(yōu)化，其中電源整機的PCB Layout對環(huán)路的影響非常大，只需在好的PCB Layout下面，經(jīng)過環(huán)路各部分參數(shù)的優(yōu)化，才干使電源環(huán)增益的帶寬盡能夠大，從而實

13、現(xiàn)更好的動態(tài)性能和更高的功率密度。.3：輔助電源參數(shù)的優(yōu)化：在采用繞組供電的開關(guān)電源產(chǎn)品中，必需對輔助電源的質(zhì)量進展優(yōu)化，使得： - 輔助電源對開關(guān)電源穩(wěn)態(tài)性能的影響最小； - 輔助電源對開關(guān)電源動態(tài)性能的影響最??； - 輔助電源不會影響開關(guān)電源整機的可靠性； 采用變壓器繞組或電感繞組的輔助電源，其輸出電壓的質(zhì)量普通不太好，經(jīng)過對輔助電源的優(yōu)化，要保證自供電后的電源整機性能變化最小，可靠性沒有問題。.4：其它優(yōu)化： - 電源內(nèi)各種維護電路的優(yōu)化； - EMI濾波器電路的優(yōu)化； - 電源內(nèi)部熱環(huán)境的優(yōu)化； - 電源其它功能電路如均流、同步、熱插拔、遠端補償?shù)鹊鹊膬?yōu)化； - PCB Layout的

14、優(yōu)化，等等。.2：開發(fā)一個開關(guān)電源產(chǎn)品所需求進展的各種折中1：折中一：穩(wěn)態(tài)性能與動態(tài)性能的折中很多功率級拓撲，其穩(wěn)態(tài)性能與動態(tài)性能通常難以兼顧。穩(wěn)態(tài)性能好的，動態(tài)性能就差，動態(tài)性能好的，穩(wěn)態(tài)性能就差，這種例子非常多，所以選擇拓撲時一定要根據(jù)要求和運用場所來合理選擇。即使同一個拓撲，其功率級參數(shù)設(shè)計時，也要思索穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能的折中，如輸出濾波電感的設(shè)計，對效率而言，希望其越大越好，但對動態(tài)性能而言，那么希望其小一點好，所以設(shè)計時需求折中。2：折中二：功率密度與可靠性的折中很多有更高功率密度的拓撲，其實現(xiàn)時會比較復(fù)雜，而且往往拓撲本身還有可靠性較低的隱患。所以選擇拓撲時也要根據(jù)可靠性和性能來進

15、展詳細折中。如一些能實現(xiàn)軟開關(guān)的拓撲，普通可實現(xiàn)更高的開關(guān)頻率，具有更高的功率密度，但他們在實現(xiàn)的產(chǎn)品中，可靠性往往較低。.3：折中三：小信號性能與大信號性能的折中在一個電源中，有很多性能需求滿足，利用不同的控制戰(zhàn)略，不同的補償電路，會得到不同的動態(tài)性能。有些控制戰(zhàn)略或參數(shù)對輸入端的擾動具有較強的抑制才干，有些那么對負載端的擾動具有較強的抑制才干，有的參數(shù)對小信號動態(tài)穩(wěn)定性很好，但在大信號下，且能夠不穩(wěn)定，有的參數(shù)能滿足大信號的要求，但小信號下且會變差，因此要對大小信號的動態(tài)設(shè)計進展折中。4：折中四：高低溫下的設(shè)計折中在一個電源中，因各種參數(shù)都與其任務(wù)時的溫度有關(guān)，所以必需找出一組參數(shù)能在全部

16、環(huán)境溫度范圍內(nèi)滿足一切性能目的，這需求做很多折中。5：折中五：電性能與熱性能之間的折中在一個電源中，電性能如電應(yīng)力和EMI性能與熱性能之間的要求是矛盾的。為了獲得好的EMI和低的電應(yīng)力，希望功率元器件構(gòu)成的回路盡量小，但這會使得各元器件之間的熱影響更厲害，各元器件的損耗會更大；將各功率元器件之間的回路加大，可減小這種熱影響，改善熱設(shè)計，但因寄生參數(shù)的添加，會使器件的電應(yīng)力添加，效率變低，EMI性能變壞，所以電源中熱與電兩個設(shè)計是非常需求折中的。.6：折中六：關(guān)鍵部件的設(shè)計折中在開關(guān)電源中，有一些關(guān)鍵部件，在設(shè)計時需求折中，如功率變壓器的設(shè)計，對穩(wěn)態(tài)效率性能而言，在變比等曾經(jīng)最優(yōu)化后，希望其漏感

17、最小，但在實現(xiàn)漏感最小的同時，往往會添加繞組之間的分布電容，這通常會添加共模EMI干擾和降低平安要求；另外如驅(qū)動才干的折中，為了減小功率開關(guān)器件MOSFET的開關(guān)損耗，希望其開關(guān)過程盡量短，這可經(jīng)過減小門極驅(qū)動電阻來實現(xiàn)，但在開關(guān)速度提高的同時，往往會添加電源的共模EMI，使得EMI特性變差。7：其它折中：做好一個開關(guān)電源，還有很多其它折中要做，總之由于開關(guān)電源是一個在一定邊境有輸入電壓，負載電流和環(huán)境溫度組成的長方體之內(nèi)滿足規(guī)格書要求的功率電子產(chǎn)品，既有功率處置和信息處置，又有熱處置，所以為了做好這樣的產(chǎn)品必需求做很多很多的折中，這要求開發(fā)人員如何在折中的根底上優(yōu)化，在優(yōu)化的根底上折中，使開

18、發(fā)的電源產(chǎn)品到達最正確的性價比。.三：保證開關(guān)電源產(chǎn)品一次開發(fā)勝利所需具備的工程素質(zhì) .公司由于開發(fā)管理不規(guī)范, 對此開發(fā)無任何積累.員工由于開發(fā)任務(wù)不專業(yè), 在開發(fā)中無任何提高.1：目前國內(nèi)多數(shù)電源公司在產(chǎn)品開發(fā)中存在的怪圈景象.2：成為資深電源開發(fā)人員所必需具備的工程素質(zhì)1：養(yǎng)成制定個人方案的習(xí)慣。2：養(yǎng)成按規(guī)范做設(shè)計的習(xí)慣。4：養(yǎng)成按規(guī)范做總結(jié)的習(xí)慣3：養(yǎng)成按規(guī)范做調(diào)試的習(xí)慣.3：個人任務(wù)方案的中心 - 周方案假設(shè)他能將總?cè)蝿?wù)方案，轉(zhuǎn)化成一份份的周任務(wù)方案，那么只需可以保證每周的任務(wù)都按方案完成，那么總的任務(wù)也就一定可以按方案完成分解成周方案的益處在于一周天是個不長也不短的時間，人是有才干提早方案這天的事情的，兩天的休憩還可給方案的調(diào)整帶來方便舉個例子：假設(shè)完成某個工程的方案時間為12周，那么他在做總方案的時候，需先規(guī)劃好12個要實現(xiàn)的周任務(wù)目的再利用這1-12周的周目的，每一周去制定一份方案，完成一個目的，直到最終完成總的方案，實現(xiàn)總的目的當(dāng)工程的時間很長時，可先將其分解為幾個階段，規(guī)劃好各個階段的總目的，再對每一個階段來規(guī)劃它們的周目的例如完成某個工程的方案時間是1年，那么他可按12周+1周調(diào)整為1個階段，將其分為四個階段，規(guī)劃好各個階段要實現(xiàn)的目的，再根據(jù)這4個階段目