電源技術(shù)培訓(xùn)資料 課件

1長虹欣銳介紹開關(guān)電源的基本原理與應(yīng)用——基礎(chǔ)性培訓(xùn)資料

研發(fā)中心趙田才2011-8-221長虹欣銳介紹開關(guān)電源的基本原理與應(yīng)用——基礎(chǔ)性培訓(xùn)資料研1目錄開關(guān)電源的基本概念和分類開關(guān)電源設(shè)計(jì)的要點(diǎn)和平板電視電源的趨勢開關(guān)電源的一般拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)PDP-TV電源的基本原理平板電視電源的主要測試指標(biāo)開關(guān)電源系統(tǒng)排版的基本要求中國強(qiáng)制認(rèn)證-CCC電源的EMC設(shè)計(jì)和對策電源的安全設(shè)計(jì)目錄開關(guān)電源的基本概念和分類2開關(guān)電源的基本概念和分類1、電源的重要性：電源就如人的心臟，是所有用電設(shè)備的動(dòng)力；2、開關(guān)電源的概念：凡是半導(dǎo)體功率器件作為開關(guān)，將一種電源形態(tài)轉(zhuǎn)變成為另外一種形態(tài)的主電路都叫做開關(guān)變換器電路，轉(zhuǎn)變時(shí)用自動(dòng)控制閉環(huán)穩(wěn)定輸出并有保護(hù)環(huán)節(jié)成為開關(guān)電源（SMPS：SwitchingModePowerSupply）;3、離線式開關(guān)變換器（Off-LineSwitchingConverter）:是AC-DC變換，也常稱做開關(guān)整流器，它不單指整流的意義，而且整流后又作了DC-DC變換；AC（alternatingcurrent），DC（directcurrent）；4、PWM開關(guān)變換器：凡是采用脈寬控制方式控制電子開關(guān)的的開關(guān)變換器；開關(guān)電源的基本概念和分類1、電源的重要性：電源就如人的心臟，3開關(guān)電源的基本概念和分類開關(guān)電源的分類：1、按照控制方式分為：PWM方式、諧振方式和二者結(jié)合方式；2、按照是否采用變壓器隔離可以分為:隔離式和非隔離式3、按照拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以分為：BUCK、BOOST、RCC（反激）、HB（半橋）、FB（全橋）等；4、按照激勵(lì)方式可以分為：自激式和他激式；5、按照諧振方式可以分為：電壓諧振式和電流諧振式；開關(guān)電源的基本概念和分類開關(guān)電源的分類：4開關(guān)電源設(shè)計(jì)的要點(diǎn)和平板電視電源的趨勢確保設(shè)計(jì)的可靠性：驗(yàn)證余量驗(yàn)證參數(shù)

分析和排除故障：高效率、低噪聲：成本最優(yōu)化:滿足標(biāo)準(zhǔn):安全質(zhì)量薄型化：LCD電源板上高度已經(jīng)低于8mm；PDP電源板上高度已經(jīng)低于17mm；高效率：目前的整個(gè)電源系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)83%以上的效率；低待機(jī)功耗：專用模塊已經(jīng)實(shí)現(xiàn)低于0.1W的水平，一般在0.5W以下；高可靠性：MTBF(平均連續(xù)無故障時(shí)間)>10萬小時(shí)；低成本：單體電源的單位功率價(jià)格小于0.5元；開關(guān)電源設(shè)計(jì)的要點(diǎn)和平板電視電源的趨勢確保設(shè)計(jì)的可靠性：薄型5開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1、BUCK拓?fù)?降壓式變換電路)：重要公式:Vout=DxVinVout=Vin-Ldi/dt(開關(guān)管打開時(shí))開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1、BUCK拓?fù)?降壓式變換電路)：重6開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2、BOOST拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(升壓式變換電路):重要公式:Vout=Vin+Ldi/dt開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2、BOOST拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(升壓式變換電路7開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1、PF的定義：在交流電路中，電壓與電流之間的相位差(Φ)的余弦叫做功率因數(shù)，用符號cosΦ表示，在數(shù)值上，功率因數(shù)是有功功率和視在功率的比值，即cosΦ=P/S2、PFC技術(shù)：為了解決輸入電流波形畸變和降低電流諧波含量，開關(guān)電源需要使用功率因數(shù)校正（PFC）技術(shù)。PFC技術(shù)使得電流波形跟隨電壓波形，將電流波形校正成近似的正弦波。未加PFC電路電網(wǎng)輸入電壓電流波形應(yīng)用：以PFC(PowerFactorCorrection)技術(shù)為例開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1、PF的定義：在交流電路中，電壓與電8開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)典型的PFC控制模式－DCM模式開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)典型的PFC控制模式－DCM模式9開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1、一種峰值檢測PFC控制框圖開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1、一種峰值檢測PFC控制框圖10開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2、RCC（反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2、RCC（反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）11開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3、RCC（反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）-電流流向、波形1開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3、RCC（反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）-電流流向、12開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3、RCC（反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）-電流流向、波形2及全周期波形開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3、RCC（反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）-電流流向、13開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)4、LLC（諧振半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)－串聯(lián)諧振方式）在負(fù)載較重時(shí)原邊電流看作近似為正弦波,高次諧波可以忽略，只有基波的能量傳到整流器負(fù)載較輕時(shí)，IIN為非正弦波，基波和高次諧波的能量一起傳到整流器開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)4、LLC（諧振半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)－串聯(lián)諧振141、輸入特性：待機(jī)功率：在220Vac輸入下,輸出功率<470mW下，輸入功率<1WPDP-TV電源的基本原理-電源基本技術(shù)規(guī)格1、輸入特性：待機(jī)功率：在220Vac輸入下,輸出功率<47152、輸出特性：注：1、整機(jī)最大輸入功率：在輸入電壓100Vac—240Vac,總輸入功率≤450W；PDP-TV電源的基本原理-電源基本技術(shù)規(guī)格2、輸出特性：注：1、整機(jī)最大輸入功率：在輸入電壓100Va16PDP-TV電源的基本原理-電源圖片PM50H2000模組用開關(guān)電源--HSP400-5S01PDP-TV電源的基本原理-電源圖片PM50H2000模組用17HSP400-5S01電源原理圖HSP400-5S01電源原理圖18PDP電源的時(shí)序要求1、遙控開關(guān)機(jī)時(shí)序要求：REMOCONOFFREMOCONONACMax1secMax200msMax500ms1.5~2.0secMax60msRising:Max400ms

5VSTB

ACD

PS_ONRelaySig

D5V

VS_ON(FromLogic)

VAMin30msRising:Max600ms

VSMax25msPDP電源的時(shí)序要求1、遙控開關(guān)機(jī)時(shí)序要求：REMOCON19PDP電源的時(shí)序要求2、交流開關(guān)機(jī)時(shí)序要求：ACMax1secMax200msMax25msMax500ms1.5~2.0secMax60msACOFFREMOCONONMin40ms

5VSTB

ACD

D5V

VS_ON(FromLogic)

VAMin30msMin50msMax25msRising:Max600ms

VSRising:Max600msMax25msPS_ONRelaySigPDP電源的時(shí)序要求2、交流開關(guān)機(jī)時(shí)序要求：ACMax1s20平板電視電源的測試-開關(guān)電源的測量控制電路線電壓VDS(Sat)線電流VONVGS浪涌電流紋波電流浮地測量關(guān)斷特性紋波電壓VDSXIDS=Power線電流諧波功率因素測量參考地有功功率視在功率平板電視電源的測試-開關(guān)電源的測量控制線電壓VDS(Sat21平板電視電源的測試-電源電性能測試系統(tǒng)AP015DC-50MHz電流探頭DSC015通道延遲校準(zhǔn)PMA2電源分析軟件DXC100A

差分探頭對DA1855A100Mz差分放大器具全ProBus

控制LeCroy

數(shù)字示波器備注：電源測試時(shí)的隔離：在進(jìn)行電源初級端測試時(shí)需要用隔離變壓器進(jìn)行隔離，以免造成危險(xiǎn)；平板電視電源的測試-電源電性能測試系統(tǒng)AP015DC-22平板電視電源的主要測試指標(biāo)-輸入特性輸入電壓范圍（InputVoltageRange）：電源系統(tǒng)允許的供電系統(tǒng)（市電）提供的電壓變化的范圍；工作電壓范圍（OperationVoltageRange）：電源系統(tǒng)在額定負(fù)載下符合客戶標(biāo)準(zhǔn)要求下的電壓范圍；輸入頻率范圍（InputFrequencyRange）：供電系統(tǒng)（市電）提供的電源頻率的范圍，一般在47Hz-63Hz；最大輸入電流（MaxiumInputCurrent）：電源系統(tǒng)在最低輸入電壓和最大負(fù)載下的平均輸入電流；最大沖擊電流（MaxiumImpactCurrent）：一般是指用電器給電一瞬間在其內(nèi)部產(chǎn)生的最大電流；電源效率（PowerSupplyEfficiency）：在一定的輸出負(fù)載下，電源的輸出功率與輸入功率之比；功率因數(shù)（PowerFactor）：在交流電路中，電壓與電流之間的相位差(Φ)的余弦叫做功率因數(shù)，用符號cosΦ表示，在數(shù)值上，功率因數(shù)是有功功率和視在功率的比值，即cosΦ=P/S;待機(jī)功耗(Stand-byInputPower)：在額定輸入要求下整機(jī)處于待機(jī)時(shí)電源的輸入功率；平板電視電源的主要測試指標(biāo)-輸入特性輸入電壓范圍（Input23開關(guān)電源的主要測試指標(biāo)-輸出特性最大輸出功率(Maximumoutputpower)：各輸出部分最大功率的總和；額定輸出功率(OutputPowerRating)：電源可以在一定的環(huán)境溫度下，持續(xù)的輸出的一定的功率，要求輸出電壓、紋波等指標(biāo)滿足標(biāo)準(zhǔn)，轉(zhuǎn)換效率沒有劇烈變化，MTBF數(shù)值也滿足一定的水準(zhǔn)。負(fù)載調(diào)整率(LoadRegulation):當(dāng)負(fù)載從最小變化到最大，其它參數(shù)保持恒定時(shí)電壓的變化率，百分比表示的輸出電壓的變化。交叉調(diào)整率（Thedefinitionofcross-regulation）：多路輸出電源中由于其中一個(gè)負(fù)載變化時(shí)引起的其他電壓的變化率。最大紋波電壓(MaximumRippleVoltage):在額定輸出電壓和負(fù)載電流下，輸出電壓的紋波（包括噪聲）的絕對值的大小，通常以峰峰值或有效值表示。輸出電壓的保持時(shí)間(HoldingTimeOfOutputVoltage)：當(dāng)輸入電壓關(guān)斷后，某一輸出電壓下降到額定值的90%（或者70%）所經(jīng)歷的時(shí)間。開關(guān)機(jī)時(shí)序（TimingSequenceOfPowerOn-off）：整機(jī)開關(guān)機(jī)過程中電源各輸出電壓啟動(dòng)或者關(guān)斷需要遵守的時(shí)間要求。開關(guān)電源的主要測試指標(biāo)-輸出特性最大輸出功率(Maximu24開關(guān)電源的主要測試指標(biāo)-保護(hù)特性欠壓保護(hù)（UnderVoltageProtection）:包括輸入欠壓保護(hù)、輸出欠壓保護(hù)，開關(guān)電源電路的一個(gè)特征，在輸入輸出端出現(xiàn)不正常的低電壓時(shí)保護(hù)開關(guān)電源和負(fù)載；過壓保護(hù)（OverVoltageProtection）:包括輸入過壓保護(hù)、輸出過壓保護(hù)，開關(guān)電源電路的一個(gè)特征，在輸入輸出端出現(xiàn)不正常的高電壓時(shí)保護(hù)開關(guān)電源和負(fù)載；過流保護(hù)（OverCurrentProtection）:當(dāng)輸出電流超過設(shè)定電流時(shí)候，設(shè)備自動(dòng)斷電，以保護(hù)設(shè)備。過載保護(hù)（OverPowerProtection

）：指電源的負(fù)載繼續(xù)上升，達(dá)到某個(gè)點(diǎn)了電源就自動(dòng)斷電，以免出現(xiàn)過流損壞電源或者電腦的其他部件。OPP值通常是額定功率的1.3倍左右。短路保護(hù)（Short-circuitProtection）：一種極端的過載保護(hù)，當(dāng)電源輸出端出現(xiàn)短路時(shí)，電源系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉，保證相關(guān)（主要）器件不損壞的一種保護(hù)。開關(guān)電源的主要測試指標(biāo)-保護(hù)特性欠壓保護(hù)（UnderVo25開關(guān)電源的主要測試指標(biāo)-安全特性絕緣阻抗（InsulationResistance）：某絕緣體阻擋到底是多少，特別是在高壓下，容易存在擊穿等現(xiàn)象，使得物體阻抗突然變化，DC500V≥100M歐；絕緣耐壓（InsulationVoltage）：可連續(xù)(例1分鐘)加到輸入端和輸出端，輸入端和底板，輸出端和底板之間的最大交流或直流電壓。一般輸入端和輸出端之間的絕緣電壓可達(dá)3000Vac；安全距離(SafeDistance):為了防止人體觸及或接近帶電體等造成的危險(xiǎn)，在其間所需保持的空間距離。漏電流(SinkCurrent)：開關(guān)電源中為了減少干擾，按照國標(biāo)，必須設(shè)有EMI濾波器電路。由于EMI電路的關(guān)系，使得在開關(guān)電源在接上市電后對地有一個(gè)微小的電流，這就是漏電流。電源一次側(cè)和二次側(cè)之間在標(biāo)準(zhǔn)輸入電壓要求下所流過的電流值；溫升測試(Temp-riseCheck)：在環(huán)境溫度保持一定的情況下，對于被測物體的溫度進(jìn)行測試并進(jìn)行換算的一種測試；開關(guān)電源的主要測試指標(biāo)-安全特性絕緣阻抗（Insulatio26開關(guān)電源的主要測試指標(biāo)-電磁兼容特性電磁干擾測試（EMICheck)：傳導(dǎo)測試：輻射測試：諧波電流：電磁抗干擾測試(EMSCheck)：浪涌試驗(yàn)：射頻電磁場輻射抗擾度：射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度：靜電放電試驗(yàn)：。。。。。。以上試驗(yàn)都屬于型式試驗(yàn)。開關(guān)電源的主要測試指標(biāo)-電磁兼容特性電磁干擾測試（EMIC27開關(guān)電源的主要測試指標(biāo)-其他特性可靠性測試（ReliabilityCheck）：MTBF（Meantimebetweenfailures）：在開關(guān)電源保持其電氣特性和合理的平均故障間隔時(shí)間的時(shí)間。用小時(shí)表示的開關(guān)電源的故障率，通常在25℃和良好接地環(huán)境中用MIL-HDBK-217F計(jì)算。降額設(shè)計(jì)：為了提升電子設(shè)備的可靠性而常用，主要是指構(gòu)成電子設(shè)備的元器件使用中所承受的應(yīng)力（電應(yīng)力和溫度應(yīng)力）低于元器件本身的額定值，以達(dá)到延緩其參數(shù)退化，增加工作壽命，提高使用可靠性的目的。溫升測試（Temp.RiseCheck）：針對電源系統(tǒng)中關(guān)鍵器件或者組件的溫度測試，主要是考量電源產(chǎn)品的安全性和可靠性。高低溫沖擊測試(High-lowTemperatureImpactCheck)：模擬溫度瞬變下進(jìn)行的例行試驗(yàn)，保證器件不出現(xiàn)性能下降或者開裂等現(xiàn)象。當(dāng)然不同的系統(tǒng)要求有很大的差別。工作環(huán)境(OperationAmbient)：周圍溫度（AmbientTemperature）:目標(biāo)溫度和SMPS周圍靜止空氣的溫度，在距離電源最小為100mm處測得。根據(jù)MIL-STD-810E:除了必要的支撐點(diǎn)，測試單元應(yīng)完全出于空氣的包圍中。周圍空氣的溫度梯度應(yīng)為測量溫度的2℃之內(nèi)且不超過1℃每米。風(fēng)道測試（AirPassageCheck）:根據(jù)電源系統(tǒng)所處環(huán)境的空氣對流情況進(jìn)行的模擬測試，一般采用煙道法、蒸氣法等，最終確定風(fēng)道設(shè)計(jì)是否合理。開關(guān)電源的主要測試指標(biāo)-其他特性可靠性測試（Reliabil28開關(guān)電源PCB排版的基本要求－基礎(chǔ)知識(shí)1、何為PCB：（PrintedCircuitBoard）－印刷電路板：簡單的說就是置有集成電路和其他電子組件的薄板。2、分類：1）根據(jù)電路層數(shù)分類：分為單面板、雙面板和多層板。常見的多層板一般為4層板或6層板，復(fù)雜的多層板可達(dá)十幾層。2）根據(jù)軟硬進(jìn)行分類：分為普通電路板和柔性電路板。3、PCB的原材料：覆銅箔層壓板是制作印制電路板的基板材料。它用作支撐各種元器件，并能實(shí)現(xiàn)它們之間的電氣連接或電絕緣。4、PCB的顏色和作用：通常PCB的顏色都是綠色、棕色、紅色或者黑色，這是阻焊漆（soldermask）的顏色。是絕緣的防護(hù)層，可以保護(hù)銅線，也可以防止零件被焊到不正確的地方。在阻焊層上還會(huì)印刷上一層絲網(wǎng)印刷面（silkscreen）。通常在這上面會(huì)印上文字與符號（大多是白色的），以標(biāo)示出各零件在板子上的位置。5、器件的固定：為了將零件固定在PCB上面，我們將它們的接腳直接焊在布線上．在最基本的PCB（單面板）上，零件都集中在其中一面，導(dǎo)線則都集中在另一面．這么一來我們就需要在板子上打洞，這樣接腳才能穿過板子到另一面，所以零件的接腳是焊在另一面上的，PCB的正反面分別被稱為零件面（ComponentSide）與焊接面（SolderSide）。開關(guān)電源PCB排版的基本要求－基礎(chǔ)知識(shí)1、何為PCB：（Pr29開關(guān)電源PCB排版的基本要求－布線和安裝要求電源電路的誤動(dòng)作，噪聲，損耗等與電路板的排版和安裝條件有關(guān)，所以必須注意電路板的排版和元器件的安裝。一般原則：1、將流過高頻電流的線路配粗線，元器件間用短線，以降低配線的阻抗。2、如圖所示，在對高頻電流的回路部分的配線，要盡可能使回路的環(huán)內(nèi)面積小。3、電路中的地線，公共線是輻射噪聲源之一，盡可能使用粗，短的布線。4、開關(guān)電源中存在高頻，高壓的回路，在考慮安全規(guī)格的同時(shí)，注意元件排版和安裝間的距離。電流從哪里來，最快的讓它到哪里去！開關(guān)電源PCB排版的基本要求－布線和安裝要求電源電路的誤動(dòng)作30中國強(qiáng)制認(rèn)證-CCC國家質(zhì)量總局（AQSIQ）+國家認(rèn)證監(jiān)委會(huì)（CNCA） CCC中國強(qiáng)制認(rèn)證 CCC=ChinaCompulsoryCertificationCCC共有9家認(rèn)證機(jī)構(gòu)，其中涉及EMC認(rèn)證只有2家： 1：中國質(zhì)量認(rèn)證中心（CQC）Safety,Safety&EMC 2：中國電磁兼容認(rèn)證中心（CEMC）EMC,Safety&EMC3C標(biāo)志：中國強(qiáng)制認(rèn)證-CCC國家質(zhì)量總局（AQSIQ）+國家認(rèn)證監(jiān)31中國強(qiáng)制認(rèn)證-CCC針對電視產(chǎn)品國家安全和EMC主要標(biāo)準(zhǔn)：1)GB4943《信息技術(shù)設(shè)備（包括電氣事務(wù)設(shè)備）的安全》2)GB13837《聲音和電視廣播接收機(jī)及有關(guān)設(shè)備無線電騷擾特性限值及測量方法》3)GB17625.1《低壓電氣及電子設(shè)備發(fā)出的諧波電流限值（設(shè)備的每相輸入電流≤16A）》4）GB8898《音頻、視頻及類似電子設(shè)備安全要求》中國強(qiáng)制認(rèn)證-CCC針對電視產(chǎn)品國家安全和EMC主要標(biāo)準(zhǔn)：32電源的EMC設(shè)計(jì)和對策EMC：（ElectromagneticCompatibility

）電磁兼容性設(shè)計(jì)EMI產(chǎn)生的原因：就是電源在工作過程中產(chǎn)生的高di/dt和高dv/dt，它們產(chǎn)生的浪涌電流和尖峰電壓形成了干擾源；EMC包含了以下三個(gè)方面的含義：

1、EMI電磁干擾：即處在一定環(huán)境中設(shè)備或系統(tǒng)，在正常運(yùn)行時(shí)，不應(yīng)產(chǎn)生超過相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)所要求的電磁能量；

2、EMS電磁敏感度：即處在一定環(huán)境中設(shè)備或系統(tǒng)，在正常運(yùn)行時(shí)，設(shè)備或系統(tǒng)能承受相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍內(nèi)的電磁能量干擾，或者說設(shè)備或系統(tǒng)對于一定范圍內(nèi)的電磁能量不敏感，能按照設(shè)計(jì)性能保持正常的運(yùn)行；

3、電磁環(huán)境：即系統(tǒng)或設(shè)備的工作環(huán)境。電源的EMC設(shè)計(jì)和對策EMC：（Electromagneti33電源的EMC設(shè)計(jì)和對策電磁干擾：EMI（縮寫詞）由電磁騷擾引起的裝置、設(shè)備或系統(tǒng)性能的降低。EMI的定義是“由……引起……的性能降低”。這就意味著任何一個(gè)EMI問題就它的基本形式而言由三個(gè)部分組成（如圖所示）,即電磁干擾的三個(gè)條件：

1）發(fā)射器，即發(fā)射電磁騷擾的源，也叫做干擾源；

2）感受器，即表現(xiàn)出性能降低的敏感的裝置、設(shè)備或系統(tǒng)，也叫做敏感源；

3）耦合路徑：能夠?qū)⒏蓴_源產(chǎn)生的干擾能量傳遞到敏感源的路徑。因此，EMI問題有兩個(gè)關(guān)鍵的方面：發(fā)射和敏感性。干擾源敏感源耦合路徑電源的EMC設(shè)計(jì)和對策電磁干擾：EMI（縮寫詞）由電磁騷擾引34電源的EMC設(shè)計(jì)和對策開關(guān)電源噪聲類型圖電源的EMC設(shè)計(jì)和對策開關(guān)電源噪聲類型圖35電源的EMC設(shè)計(jì)和對策共模干擾（Common-modeInterference）定義為任何載流導(dǎo)體與參考地之間的不希望有的電位差；差模干擾（Differential-modeInterference）定義為任何兩個(gè)載流導(dǎo)體之間的不希望有的電位差。

如圖（a）所示，開關(guān)管V1由導(dǎo)通變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)時(shí)，其集電極電壓突升為高電壓，這個(gè)電壓會(huì)引起共模電流Icm2向CP2充電和共模電流Icm1向CP1充電，分布電容的充電頻率即開關(guān)電源的工作頻率。則線路中共模電流總大小為（Icm1＋I(xiàn)cm2）。如圖（b）所示，當(dāng)V1導(dǎo)通時(shí)，差模電流Idm和信號電流IL沿著導(dǎo)線、變壓器初級、開關(guān)管組成的回路流通。由等效模型可知，共模干擾電流不通過地線，而通過輸入電源線傳輸。而差模干擾電流通過地線和輸入電源線回路傳輸。電源的EMC設(shè)計(jì)和對策共模干擾（Common-modeIn36電源的EMC設(shè)計(jì)和對策共模干擾和差模干擾產(chǎn)生圖示電源的EMC設(shè)計(jì)和對策共模干擾和差模干擾產(chǎn)生圖示37電源的EMC設(shè)計(jì)和對策輸入濾波電路：電源的EMC設(shè)計(jì)和對策輸入濾波電路：38電源的EMC設(shè)計(jì)和對策傳導(dǎo)測試電源的EMC設(shè)計(jì)和對策傳導(dǎo)測試39電源的EMC設(shè)計(jì)和對策輻射測試電源的EMC設(shè)計(jì)和對策輻射測試40電源的安全設(shè)計(jì)-器件及安規(guī)要求1、安規(guī)器件：與交流部分連接的器件和跨接在電源初次級之間的器件，與電源關(guān)鍵器件需要加以區(qū)分；安規(guī)器件舉例：與交流部分連接的器件：電源線、X電容、線路濾波器、壓敏電阻、熱敏電阻、線路濾波器、保險(xiǎn)絲等；跨接在電源初次級之間的器件：Y電容、變壓器、光電耦合器、繼電器、氣體放電管等；基板：印制板2、安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)：（針對彩電產(chǎn)品）中國：GB8898（背投、CRT彩電）/GB4943（PDP等）美國-UL6500歐洲：EN60950澳洲–AS3260日本–J60950韓國–K60950

電源的安全設(shè)計(jì)-器件及安規(guī)要求1、安規(guī)器件：與交流部分連接的41謝謝！謝謝！42演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！431長虹欣銳介紹開關(guān)電源的基本原理與應(yīng)用——基礎(chǔ)性培訓(xùn)資料

研發(fā)中心趙田才2011-8-221長虹欣銳介紹開關(guān)電源的基本原理與應(yīng)用——基礎(chǔ)性培訓(xùn)資料研44目錄開關(guān)電源的基本概念和分類開關(guān)電源設(shè)計(jì)的要點(diǎn)和平板電視電源的趨勢開關(guān)電源的一般拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)PDP-TV電源的基本原理平板電視電源的主要測試指標(biāo)開關(guān)電源系統(tǒng)排版的基本要求中國強(qiáng)制認(rèn)證-CCC電源的EMC設(shè)計(jì)和對策電源的安全設(shè)計(jì)目錄開關(guān)電源的基本概念和分類45開關(guān)電源的基本概念和分類1、電源的重要性：電源就如人的心臟，是所有用電設(shè)備的動(dòng)力；2、開關(guān)電源的概念：凡是半導(dǎo)體功率器件作為開關(guān)，將一種電源形態(tài)轉(zhuǎn)變成為另外一種形態(tài)的主電路都叫做開關(guān)變換器電路，轉(zhuǎn)變時(shí)用自動(dòng)控制閉環(huán)穩(wěn)定輸出并有保護(hù)環(huán)節(jié)成為開關(guān)電源（SMPS：SwitchingModePowerSupply）;3、離線式開關(guān)變換器（Off-LineSwitchingConverter）:是AC-DC變換，也常稱做開關(guān)整流器，它不單指整流的意義，而且整流后又作了DC-DC變換；AC（alternatingcurrent），DC（directcurrent）；4、PWM開關(guān)變換器：凡是采用脈寬控制方式控制電子開關(guān)的的開關(guān)變換器；開關(guān)電源的基本概念和分類1、電源的重要性：電源就如人的心臟，46開關(guān)電源的基本概念和分類開關(guān)電源的分類：1、按照控制方式分為：PWM方式、諧振方式和二者結(jié)合方式；2、按照是否采用變壓器隔離可以分為:隔離式和非隔離式3、按照拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以分為：BUCK、BOOST、RCC（反激）、HB（半橋）、FB（全橋）等；4、按照激勵(lì)方式可以分為：自激式和他激式；5、按照諧振方式可以分為：電壓諧振式和電流諧振式；開關(guān)電源的基本概念和分類開關(guān)電源的分類：47開關(guān)電源設(shè)計(jì)的要點(diǎn)和平板電視電源的趨勢確保設(shè)計(jì)的可靠性：驗(yàn)證余量驗(yàn)證參數(shù)

分析和排除故障：高效率、低噪聲：成本最優(yōu)化:滿足標(biāo)準(zhǔn):安全質(zhì)量薄型化：LCD電源板上高度已經(jīng)低于8mm；PDP電源板上高度已經(jīng)低于17mm；高效率：目前的整個(gè)電源系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)83%以上的效率；低待機(jī)功耗：專用模塊已經(jīng)實(shí)現(xiàn)低于0.1W的水平，一般在0.5W以下；高可靠性：MTBF(平均連續(xù)無故障時(shí)間)>10萬小時(shí)；低成本：單體電源的單位功率價(jià)格小于0.5元；開關(guān)電源設(shè)計(jì)的要點(diǎn)和平板電視電源的趨勢確保設(shè)計(jì)的可靠性：薄型48開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1、BUCK拓?fù)?降壓式變換電路)：重要公式:Vout=DxVinVout=Vin-Ldi/dt(開關(guān)管打開時(shí))開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1、BUCK拓?fù)?降壓式變換電路)：重49開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2、BOOST拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(升壓式變換電路):重要公式:Vout=Vin+Ldi/dt開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2、BOOST拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(升壓式變換電路50開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1、PF的定義：在交流電路中，電壓與電流之間的相位差(Φ)的余弦叫做功率因數(shù)，用符號cosΦ表示，在數(shù)值上，功率因數(shù)是有功功率和視在功率的比值，即cosΦ=P/S2、PFC技術(shù)：為了解決輸入電流波形畸變和降低電流諧波含量，開關(guān)電源需要使用功率因數(shù)校正（PFC）技術(shù)。PFC技術(shù)使得電流波形跟隨電壓波形，將電流波形校正成近似的正弦波。未加PFC電路電網(wǎng)輸入電壓電流波形應(yīng)用：以PFC(PowerFactorCorrection)技術(shù)為例開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1、PF的定義：在交流電路中，電壓與電51開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)典型的PFC控制模式－DCM模式開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)典型的PFC控制模式－DCM模式52開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1、一種峰值檢測PFC控制框圖開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1、一種峰值檢測PFC控制框圖53開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2、RCC（反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2、RCC（反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）54開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3、RCC（反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）-電流流向、波形1開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3、RCC（反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）-電流流向、55開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3、RCC（反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）-電流流向、波形2及全周期波形開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3、RCC（反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）-電流流向、56開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)4、LLC（諧振半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)－串聯(lián)諧振方式）在負(fù)載較重時(shí)原邊電流看作近似為正弦波,高次諧波可以忽略，只有基波的能量傳到整流器負(fù)載較輕時(shí)，IIN為非正弦波，基波和高次諧波的能量一起傳到整流器開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)4、LLC（諧振半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)－串聯(lián)諧振571、輸入特性：待機(jī)功率：在220Vac輸入下,輸出功率<470mW下，輸入功率<1WPDP-TV電源的基本原理-電源基本技術(shù)規(guī)格1、輸入特性：待機(jī)功率：在220Vac輸入下,輸出功率<47582、輸出特性：注：1、整機(jī)最大輸入功率：在輸入電壓100Vac—240Vac,總輸入功率≤450W；PDP-TV電源的基本原理-電源基本技術(shù)規(guī)格2、輸出特性：注：1、整機(jī)最大輸入功率：在輸入電壓100Va59PDP-TV電源的基本原理-電源圖片PM50H2000模組用開關(guān)電源--HSP400-5S01PDP-TV電源的基本原理-電源圖片PM50H2000模組用60HSP400-5S01電源原理圖HSP400-5S01電源原理圖61PDP電源的時(shí)序要求1、遙控開關(guān)機(jī)時(shí)序要求：REMOCONOFFREMOCONONACMax1secMax200msMax500ms1.5~2.0secMax60msRising:Max400ms

5VSTB

ACD

PS_ONRelaySig

D5V

VS_ON(FromLogic)

VAMin30msRising:Max600ms

VSMax25msPDP電源的時(shí)序要求1、遙控開關(guān)機(jī)時(shí)序要求：REMOCON62PDP電源的時(shí)序要求2、交流開關(guān)機(jī)時(shí)序要求：ACMax1secMax200msMax25msMax500ms1.5~2.0secMax60msACOFFREMOCONONMin40ms

5VSTB

ACD

D5V

VS_ON(FromLogic)

VAMin30msMin50msMax25msRising:Max600ms

VSRising:Max600msMax25msPS_ONRelaySigPDP電源的時(shí)序要求2、交流開關(guān)機(jī)時(shí)序要求：ACMax1s63平板電視電源的測試-開關(guān)電源的測量控制電路線電壓VDS(Sat)線電流VONVGS浪涌電流紋波電流浮地測量關(guān)斷特性紋波電壓VDSXIDS=Power線電流諧波功率因素測量參考地有功功率視在功率平板電視電源的測試-開關(guān)電源的測量控制線電壓VDS(Sat64平板電視電源的測試-電源電性能測試系統(tǒng)AP015DC-50MHz電流探頭DSC015通道延遲校準(zhǔn)PMA2電源分析軟件DXC100A

差分探頭對DA1855A100Mz差分放大器具全ProBus

控制LeCroy

數(shù)字示波器備注：電源測試時(shí)的隔離：在進(jìn)行電源初級端測試時(shí)需要用隔離變壓器進(jìn)行隔離，以免造成危險(xiǎn)；平板電視電源的測試-電源電性能測試系統(tǒng)AP015DC-65平板電視電源的主要測試指標(biāo)-輸入特性輸入電壓范圍（InputVoltageRange）：電源系統(tǒng)允許的供電系統(tǒng)（市電）提供的電壓變化的范圍；工作電壓范圍（OperationVoltageRange）：電源系統(tǒng)在額定負(fù)載下符合客戶標(biāo)準(zhǔn)要求下的電壓范圍；輸入頻率范圍（InputFrequencyRange）：供電系統(tǒng)（市電）提供的電源頻率的范圍，一般在47Hz-63Hz；最大輸入電流（MaxiumInputCurrent）：電源系統(tǒng)在最低輸入電壓和最大負(fù)載下的平均輸入電流；最大沖擊電流（MaxiumImpactCurrent）：一般是指用電器給電一瞬間在其內(nèi)部產(chǎn)生的最大電流；電源效率（PowerSupplyEfficiency）：在一定的輸出負(fù)載下，電源的輸出功率與輸入功率之比；功率因數(shù)（PowerFactor）：在交流電路中，電壓與電流之間的相位差(Φ)的余弦叫做功率因數(shù)，用符號cosΦ表示，在數(shù)值上，功率因數(shù)是有功功率和視在功率的比值，即cosΦ=P/S;待機(jī)功耗(Stand-byInputPower)：在額定輸入要求下整機(jī)處于待機(jī)時(shí)電源的輸入功率；平板電視電源的主要測試指標(biāo)-輸入特性輸入電壓范圍（Input66開關(guān)電源的主要測試指標(biāo)-輸出特性最大輸出功率(Maximumoutputpower)：各輸出部分最大功率的總和；額定輸出功率(OutputPowerRating)：電源可以在一定的環(huán)境溫度下，持續(xù)的輸出的一定的功率，要求輸出電壓、紋波等指標(biāo)滿足標(biāo)準(zhǔn)，轉(zhuǎn)換效率沒有劇烈變化，MTBF數(shù)值也滿足一定的水準(zhǔn)。負(fù)載調(diào)整率(LoadRegulation):當(dāng)負(fù)載從最小變化到最大，其它參數(shù)保持恒定時(shí)電壓的變化率，百分比表示的輸出電壓的變化。交叉調(diào)整率（Thedefinitionofcross-regulation）：多路輸出電源中由于其中一個(gè)負(fù)載變化時(shí)引起的其他電壓的變化率。最大紋波電壓(MaximumRippleVoltage):在額定輸出電壓和負(fù)載電流下，輸出電壓的紋波（包括噪聲）的絕對值的大小，通常以峰峰值或有效值表示。輸出電壓的保持時(shí)間(HoldingTimeOfOutputVoltage)：當(dāng)輸入電壓關(guān)斷后，某一輸出電壓下降到額定值的90%（或者70%）所經(jīng)歷的時(shí)間。開關(guān)機(jī)時(shí)序（TimingSequenceOfPowerOn-off）：整機(jī)開關(guān)機(jī)過程中電源各輸出電壓啟動(dòng)或者關(guān)斷需要遵守的時(shí)間要求。開關(guān)電源的主要測試指標(biāo)-輸出特性最大輸出功率(Maximu67開關(guān)電源的主要測試指標(biāo)-保護(hù)特性欠壓保護(hù)（UnderVoltageProtection）:包括輸入欠壓保護(hù)、輸出欠壓保護(hù)，開關(guān)電源電路的一個(gè)特征，在輸入輸出端出現(xiàn)不正常的低電壓時(shí)保護(hù)開關(guān)電源和負(fù)載；過壓保護(hù)（OverVoltageProtection）:包括輸入過壓保護(hù)、輸出過壓保護(hù)，開關(guān)電源電路的一個(gè)特征，在輸入輸出端出現(xiàn)不正常的高電壓時(shí)保護(hù)開關(guān)電源和負(fù)載；過流保護(hù)（OverCurrentProtection）:當(dāng)輸出電流超過設(shè)定電流時(shí)候，設(shè)備自動(dòng)斷電，以保護(hù)設(shè)備。過載保護(hù)（OverPowerProtection

）：指電源的負(fù)載繼續(xù)上升，達(dá)到某個(gè)點(diǎn)了電源就自動(dòng)斷電，以免出現(xiàn)過流損壞電源或者電腦的其他部件。OPP值通常是額定功率的1.3倍左右。短路保護(hù)（Short-circuitProtection）：一種極端的過載保護(hù)，當(dāng)電源輸出端出現(xiàn)短路時(shí)，電源系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉，保證相關(guān)（主要）器件不損壞的一種保護(hù)。開關(guān)電源的主要測試指標(biāo)-保護(hù)特性欠壓保護(hù)（UnderVo68開關(guān)電源的主要測試指標(biāo)-安全特性絕緣阻抗（InsulationResistance）：某絕緣體阻擋到底是多少，特別是在高壓下，容易存在擊穿等現(xiàn)象，使得物體阻抗突然變化，DC500V≥100M歐；絕緣耐壓（InsulationVoltage）：可連續(xù)(例1分鐘)加到輸入端和輸出端，輸入端和底板，輸出端和底板之間的最大交流或直流電壓。一般輸入端和輸出端之間的絕緣電壓可達(dá)3000Vac；安全距離(SafeDistance):為了防止人體觸及或接近帶電體等造成的危險(xiǎn)，在其間所需保持的空間距離。漏電流(SinkCurrent)：開關(guān)電源中為了減少干擾，按照國標(biāo)，必須設(shè)有EMI濾波器電路。由于EMI電路的關(guān)系，使得在開關(guān)電源在接上市電后對地有一個(gè)微小的電流，這就是漏電流。電源一次側(cè)和二次側(cè)之間在標(biāo)準(zhǔn)輸入電壓要求下所流過的電流值；溫升測試(Temp-riseCheck)：在環(huán)境溫度保持一定的情況下，對于被測物體的溫度進(jìn)行測試并進(jìn)行換算的一種測試；開關(guān)電源的主要測試指標(biāo)-安全特性絕緣阻抗（Insulatio69開關(guān)電源的主要測試指標(biāo)-電磁兼容特性電磁干擾測試（EMICheck)：傳導(dǎo)測試：輻射測試：諧波電流：電磁抗干擾測試(EMSCheck)：浪涌試驗(yàn)：射頻電磁場輻射抗擾度：射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度：靜電放電試驗(yàn)：。。。。。。以上試驗(yàn)都屬于型式試驗(yàn)。開關(guān)電源的主要測試指標(biāo)-電磁兼容特性電磁干擾測試（EMIC70開關(guān)電源的主要測試指標(biāo)-其他特性可靠性測試（ReliabilityCheck）：MTBF（Meantimebetweenfailures）：在開關(guān)電源保持其電氣特性和合理的平均故障間隔時(shí)間的時(shí)間。用小時(shí)表示的開關(guān)電源的故障率，通常在25℃和良好接地環(huán)境中用MIL-HDBK-217F計(jì)算。降額設(shè)計(jì)：為了提升電子設(shè)備的可靠性而常用，主要是指構(gòu)成電子設(shè)備的元器件使用中所承受的應(yīng)力（電應(yīng)力和溫度應(yīng)力）低于元器件本身的額定值，以達(dá)到延緩其參數(shù)退化，增加工作壽命，提高使用可靠性的目的。溫升測試（Temp.RiseCheck）：針對電源系統(tǒng)中關(guān)鍵器件或者組件的溫度測試，主要是考量電源產(chǎn)品的安全性和可靠性。高低溫沖擊測試(High-lowTemperatureImpactCheck)：模擬溫度瞬變下進(jìn)行的例行試驗(yàn)，保證器件不出現(xiàn)性能下降或者開裂等現(xiàn)象。當(dāng)然不同的系統(tǒng)要求有很大的差別。工作環(huán)境(OperationAmbient)：周圍溫度（AmbientTemperature）:目標(biāo)溫度和SMPS周圍靜止空氣的溫度，在距離電源最小為100mm處測得。根據(jù)MIL-STD-810E:除了必要的支撐點(diǎn)，測試單元應(yīng)完全出于空氣的包圍中。周圍空氣的溫度梯度應(yīng)為測量溫度的2℃之內(nèi)且不超過1℃每米。風(fēng)道測試（AirPassageCheck）:根據(jù)電源系統(tǒng)所處環(huán)境的空氣對流情況進(jìn)行的模擬測試，一般采用煙道法、蒸氣法等，最終確定風(fēng)道設(shè)計(jì)是否合理。開關(guān)電源的主要測試指標(biāo)-其他特性可靠性測試（Reliabil71開關(guān)電源PCB排版的基本要求－基礎(chǔ)知識(shí)1、何為PCB：（PrintedCircuitBoard）－印刷電路板：簡單的說就是置有集成電路和其他電子組件的薄板。2、分類：1）根據(jù)電路層數(shù)分類：分為單面板、雙面板和多層板。常見的多層板一般為4層板或6層板，復(fù)雜的多層板可達(dá)十幾層。2）根據(jù)軟硬進(jìn)行分類：分為普通電路板和柔性電路板。3、PCB的原材料：覆銅箔層壓板是制作印制電路板的基板材料。它用作支撐各種元器件，并能實(shí)現(xiàn)它們之間的電氣連接或電絕緣。4、PCB的顏色和作用：通常PCB的顏色都是綠色、棕色、紅色或者黑色，這是阻焊漆（soldermask）的顏色。是絕緣的防護(hù)層，可以保護(hù)銅線，也可以防止零件被焊到不正確的地方。在阻焊層上還會(huì)印刷上一層絲網(wǎng)印刷面（silkscreen）。通常在這上面會(huì)印上文字與符號（大多是白色的），以標(biāo)示出各零件在板子上的位置。5、器件的固定：為了將零件固定在PCB上面，我們將它們的接腳直接焊在布線上．在最基本的PCB（單面板）上，零件都集中在其中一面，導(dǎo)線則都集中在另一面．這么一來我們就需要在板子上打洞，這樣接腳才能穿過板子到另一面，所以零件的接腳是焊在另一面上的，PCB的正反面分別被稱為零件面（ComponentSide）與焊接面（SolderSide）。開關(guān)電源PCB排版的基本要求－基礎(chǔ)知識(shí)1、何為PCB：（Pr72開關(guān)電源PCB排版的基本要求－布線和安裝要求電源電路的誤動(dòng)作，噪聲，損耗等與電路板的排版和安裝條件有關(guān)，所以必須注意電路板的排版和元器件的安裝。一般原則：1、將流過高頻電流的線路配粗線，元器件間用短線，以降低配線的阻抗。2、如圖所示，在對高頻電流的回路部分的配線，要盡可能使回路的環(huán)內(nèi)面積小。3、電路中的地線，公共線是輻射噪聲源之一，盡可能使用粗，短的布線。4、開關(guān)電源中存在高頻，高壓的回路，在考慮安全規(guī)格的同時(shí)，注意元件排版和安裝間的距離。電流從哪里來，最快的讓它到哪里去！開關(guān)電源PCB排版的基本要求－布線和安裝要求電源電路的誤動(dòng)作73中國強(qiáng)制認(rèn)證-CCC國家質(zhì)量總局（AQSIQ）+國家認(rèn)證監(jiān)委會(huì)（CNCA） CCC中國強(qiáng)制認(rèn)證 CCC=ChinaCompulsoryCertificationCCC共有9家認(rèn)證機(jī)構(gòu)，其中涉及EMC認(rèn)證只有2家： 1：中國質(zhì)量認(rèn)證中心（CQC）Safety,Safety&EMC 2：中國電磁兼容認(rèn)證中心（CEMC）EMC,Safety&EMC3C標(biāo)志：中國強(qiáng)制認(rèn)證-CCC國家質(zhì)量總局（AQS