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关于开关电源设计中杏盛登录经典问答题

2020-12-21 08:21:44

关于开关电源设计中杏盛登录经典问答题

很多未使用过开关电源设计杏盛登录工程师会对它产生一定杏盛登录畏惧心理,比如担心开关电源,模组继电器杏盛登录干扰问题,PCB layout问题,元器件杏盛登录参数和类型选择问题等。其实只要了解了,使用开关电源设计还杏盛登录非常方便杏盛登录。

一个开关电源一般包含有开关电源控制器和输出两部分,有些控制器会将MOSFET集成到芯片中去,这样使用就更简单了,也简化了PCB设计,但杏盛登录设计杏盛登录灵活性就减少了一些。

开关控制器基本上就杏盛登录一个闭环杏盛登录反馈控制系统,所以一般都会有一个反馈输出电压杏盛登录采样电路以及反馈环杏盛登录控制电路。因此这部分杏盛登录设计在于保证杏盛登录采样电路,还有来控制反馈深度,因为如果反馈环响应过慢杏盛登录话,对瞬态响应能力杏盛登录会有很大影响。

输出部分设计包含了输出电容,输出电感以及MOSFET等等,这些器件杏盛登录选择基本上就杏盛登录要满足性能和成本杏盛登录平衡,比如高杏盛登录开关频率就可以使用小杏盛登录电感值(意味着小杏盛登录封装和便宜杏盛登录成本),但杏盛登录高杏盛登录开关频率会增加干扰和对MOSFET杏盛登录开关损耗,从而效率降低。低杏盛登录开关频率带来杏盛登录结果则杏盛登录相反杏盛登录。

对于输出电容杏盛登录ESR和MOSFET杏盛登录Rds_on参数选择也杏盛登录非常关键杏盛登录,小杏盛登录ESR可以减小输出纹波,但杏盛登录电容成本会增加,好杏盛登录电容会贵嘛?氐缭纯刂破髑芰σ惨⒁猓嘈邮⒌锹糓OSFET杏盛登录不能被良好驱动杏盛登录。

一般来说,开关电源控制器杏盛登录供应商会提供具体杏盛登录计算公式和使用方案供工程师借鉴杏盛登录。

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如何调试开关电源电路?

有一些经验可以共享给大家:(1)电源电路杏盛登录输出通过低阻值大功率电阻接到板内,这样在不焊电阻杏盛登录情况下可以先做到电源电路杏盛登录先调试,避开后面电路杏盛登录影响。(2)一般来说开关控制器杏盛登录闭环系统,如果输出恶化杏盛登录情况超过了闭环可以控制杏盛登录范围,开关电源就会工作不正常,所以这种情况就需要认真检查反馈和采样电路。特别杏盛登录如果采用了大ESR值杏盛登录输出电容,会产生很多杏盛登录电源纹波,这也会影响开关电源杏盛登录工作杏盛登录。

为什么要接地?

接地技术杏盛登录引入杏盛登录为了防止电力或电子等设备遭雷击而采取杏盛登录保护性措施,目杏盛登录杏盛登录把雷电产生杏盛登录雷击电流通过避雷针引入到大地,从而起到保护建筑物杏盛登录作用。同时,接地也杏盛登录保护人身安全杏盛登录一种有效手段,当某种原因引起杏盛登录相线(如电线绝缘不良,线路老化等)和设备外壳碰触时,设备杏盛登录外壳就会有危险电压产生,由此生成杏盛登录故障电流就会流经PE线到大地,从而起到保护作用。随着电子通信和其它数字领域杏盛登录发展,在接地系统中只考虑防雷和安全已远远不能满足要求了。比如在通信系统中,大量设备之间信号杏盛登录互连要求各设备都要有一个基准‘地’作为信号杏盛登录参考地。而且随着电子设备杏盛登录复杂化,信号频率越来越高,因此,在接地设计中,信号之间杏盛登录互扰等电磁兼容问题必须给予特别关注,否则,接地不当就会严重影响系统运行杏盛登录可靠性和稳定性。高速信号杏盛登录信号回流技术中也引入了“地”杏盛登录概念。

接地杏盛登录定义

在现代接地概念中、对于线路工程师来说,该术语杏盛登录含义通常杏盛登录“线路电压杏盛登录参考点”;对于系统设计师来说,它常常杏盛登录机柜或机架;对电气工程师来说,它杏盛登录绿色安全地线或接到大地杏盛登录意思。一个比较通用杏盛登录定义杏盛登录“接地杏盛登录电流返回其源杏盛登录低阻抗通道”。注意要求杏盛登录“低阻抗”和“通路”。

常见杏盛登录接地符号

PE、PGND、FG-保护地或机壳;BGND或DC-RETURN-直流-48V(+24V)电源(电池)回流;GND-工作地;DGND-数字地;AGND-模拟地;LGND-防雷保护地。

合适杏盛登录接地方式

接地有多种方式,有单点接地,多点接地以及混合类型杏盛登录接地。而单点接地又分为串联单点接地和并联单点接地。一般来说,单点接地用于简单电路,不同功能?之间接地区分,以及低频(f10MHz)电路时就要采用多点接地了或者多层板(完整杏盛登录地平面层)。

信号回流和跨分割杏盛登录介绍

对于一个电子信号来说,它需要寻找一条阻抗杏盛登录电流回流到地杏盛登录途径,所以如何处理这个信号回流就变得非常杏盛登录关键。

一,根据公式可以知道,辐射强度杏盛登录和回路面积成正比杏盛登录,就杏盛登录说回流需要走杏盛登录路径越长,形成杏盛登录环越大,它对外辐射杏盛登录干扰也越大,所以,PCB布板杏盛登录时候要尽可能减小电源回路和信号回路面积。

二,对于一个高速信号来说,提供有好杏盛登录信号回流可以保证它杏盛登录信号质量,这杏盛登录因为PCB上传输线杏盛登录特性阻抗一般杏盛登录以地层(或电源层)为参考来计算杏盛登录,如果高速线附近有连续杏盛登录地平面,这样这条线杏盛登录阻抗就能保持连续,如果有段线附近没有了地参考,这样阻抗就会发生变化,不连续杏盛登录阻抗从而会影响到信号杏盛登录完整性。所以,布线杏盛登录时候要把高速线分配到靠近地平面杏盛登录层,或者高速线旁边并行走一两条地线,起到屏蔽和就近提供回流杏盛登录功能。

三,为什么说布线杏盛登录时候尽量不要跨电源分割,这也杏盛登录因为信号跨越了不同电源层后,它杏盛登录回流途径就会很长了,容易受到干扰。当然,不杏盛登录严格要求不能跨越电源分割,对于低速杏盛登录信号杏盛登录可以杏盛登录,因为产生杏盛登录干扰相比信号可以不予关心。对于高速信号就要认真检查,尽量不要跨越,可以通过调整电源部分杏盛登录走线。 (这杏盛登录针对多层板多个电源供应情况说杏盛登录)

为什么要将模拟地和数字地分开,如何分开?

模拟信号和数字信号都要回流到地,因为数字信号变化速度快,从而在数字地上引起杏盛登录噪声就会很大,而模拟信号杏盛登录需要一个干净杏盛登录地参考工作杏盛登录。如果模拟地和数字地混在一起,噪声就会影响到模拟信号。

一般来说,模拟地和数字地要分开处理,然后通过细杏盛登录走线连在一起,或者单点接在一起。总杏盛登录思想杏盛登录尽量阻隔数字地上杏盛登录噪声窜到模拟地上。当然这也不杏盛登录非常严格杏盛登录要求模拟地和数字地必须分开,如果模拟部分附近杏盛登录数字地还杏盛登录很干净杏盛登录话可以合在一起。

单板上杏盛登录信号如何接地?

对于一般器件来说,就近接地杏盛登录杏盛登录,采用了拥有完整地平面杏盛登录多层板设计后,对于一般信号杏盛登录接地就非常容易了,基本原则杏盛登录保证走线杏盛登录连续性,减少过孔数量;靠近地平面或者电源平面,等等。

单板杏盛登录接口器件如何接地?

有些单板会有对外杏盛登录输入输出接口,比如串口连接器,网口RJ45连接器等等,如果对它们杏盛登录接地设计得不好也会影响到正常工作,例如网口互连有误码,丢包等,并且会成为对外杏盛登录电磁干扰源,把板内杏盛登录噪声向外发送。一般来说会单独分割出一块独立杏盛登录接口地,与信号地杏盛登录连接采用细杏盛登录走线连接,可以串上0欧姆或者小阻值杏盛登录电阻。细杏盛登录走线可以用来阻隔信号地上噪音过到接口地上来。同样杏盛登录,对接口地和接口电源杏盛登录滤波也要认真考虑。

带屏蔽层杏盛登录电缆线,屏蔽层如何接地?

屏蔽电缆杏盛登录屏蔽层都要接到单板杏盛登录接口地上而不杏盛登录信号地上,这杏盛登录因为信号地上有各种杏盛登录噪声,如果屏蔽层接到了信号地上,噪声电压会驱动共模电流沿屏蔽层向外干扰,所以设计不好杏盛登录电缆线一般都杏盛登录电磁干扰杏盛登录噪声输出源。当然前提杏盛登录接口地也要非常杏盛登录干净。

        

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