簡(jiǎn)述開(kāi)關(guān)電源開(kāi)發(fā)人員所需具備的理論知識(shí)ppt課件

1、 簡(jiǎn)述開(kāi)關(guān)電源開(kāi)發(fā)人員所需具備的實(shí)際知識(shí) 實(shí)際技藝和工程素質(zhì) 2007年10月完成 . 內(nèi)容目錄 1：開(kāi)發(fā)一個(gè)開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品所需求的技藝和專業(yè)實(shí)際知識(shí) 2：開(kāi)發(fā)一個(gè)開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品所需求進(jìn)展的各種優(yōu)化和折中 3：保證開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品一次開(kāi)發(fā)勝利所需具備的工程素質(zhì) .一：開(kāi)發(fā)一個(gè)開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品所需求的技藝和專業(yè)實(shí)際知識(shí).1：開(kāi)關(guān)電源概略- 因電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、IC技術(shù)等等的迅速開(kāi)展，導(dǎo)致了多種多樣的電子設(shè)備； 如：計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、通訊設(shè)備、工業(yè)控制設(shè)備、手機(jī)數(shù)碼相機(jī)、DVD、效力器、 路由器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、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(shí)間和負(fù)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(jí)的功能、對(duì)其供電電源的精度、隨環(huán)境的變化、動(dòng)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(méi)有電源，電子設(shè)備就不能夠任務(wù)。1電源是什么？.2開(kāi)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(kāi)關(guān)電源；2：第二大類：DC/DC開(kāi)關(guān)電源；3：第三大類：DC/AC開(kāi)關(guān)電源；4：第四大類：AC/AC開(kāi)關(guān)電源。但目前只

3、將前兩類稱為開(kāi)關(guān)電源，而將后兩類分別稱為逆變器和變頻器。3實(shí)踐的開(kāi)關(guān)電源在運(yùn)用時(shí)可分成外置式和內(nèi)置式兩種： 1：外置電源 - 與設(shè)備分開(kāi)放置的電源模塊或電源系統(tǒng)；如： - 通訊譽(yù)一次電源模塊和系統(tǒng)； - 電力操作電源模塊和系統(tǒng)； - 手機(jī)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(jì)算機(jī)內(nèi)部的Silver Box和VRM； - 家電如普通電視機(jī)、PDP電視機(jī)、液晶電視機(jī)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(jī)、機(jī)、打印機(jī)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(lái)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(kāi)發(fā)一個(gè)開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品所需求的根本技藝1：認(rèn)識(shí)組成開(kāi)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(hào)。3：會(huì)本人制造各種磁芯元件。4：會(huì)正確裝配電源中的各個(gè)部分。5：了解電源各項(xiàng)目的的意義并掌握如何測(cè)試的方法。6：會(huì)運(yùn)用儀器對(duì)裝配后的電源進(jìn)展正確的調(diào)試

6、，優(yōu)化和折中。7：會(huì)對(duì)獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)展分析，并進(jìn)展總結(jié)。8：會(huì)從不同的渠道不斷地學(xué)習(xí)電源知識(shí)，并能和他人分享本人的成果。上面要求的根本技藝，請(qǐng)與會(huì)者本人對(duì)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(xì)引見(jiàn)一下所需求掌握的專業(yè)實(shí)際知識(shí)。.3：開(kāi)發(fā)一個(gè)開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品所需求的專業(yè)實(shí)際知識(shí)從下面一個(gè)開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品例子著手，來(lái)看看開(kāi)發(fā)人員需求掌握的專業(yè)實(shí)際知識(shí)有哪些？這個(gè)例子是一個(gè)規(guī)范的多輸出電源CPCI350，其規(guī)格和要求等先簡(jiǎn)單地概括如下：1：穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)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(fù)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(jiān)持時(shí)間：.2：設(shè)計(jì)必需實(shí)現(xiàn)的功能01：全范圍內(nèi)的正常開(kāi)關(guān)機(jī) ；02：全范圍內(nèi)的輸出穩(wěn)壓且滿足各項(xiàng)電性能目的； 03：實(shí)現(xiàn)規(guī)格書(shū)要求的自動(dòng)維護(hù) ；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(yuǎn)端補(bǔ)償；06：實(shí)現(xiàn)規(guī)格書(shū)的平安要求；07：實(shí)現(xiàn)規(guī)格書(shū)的EMI要求；08：實(shí)現(xiàn)規(guī)格書(shū)的熱插拔要求；09：實(shí)現(xiàn)規(guī)格書(shū)的MTBF要求；10：實(shí)

8、現(xiàn)規(guī)格書(shū)的本錢要求；11：實(shí)現(xiàn)規(guī)格書(shū)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(lán)色方框用來(lái)實(shí)現(xiàn)根本穩(wěn)壓功能的；綠色方框用來(lái)實(shí)現(xiàn)并聯(lián)和熱插拔等高級(jí)功能的；紅色方框用來(lái)實(shí)現(xiàn)各種維護(hù)功能。.4：從CPCI350的功能構(gòu)造總框圖可知，一個(gè)開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品需求的電路為：1：功率電路： - 輸入保險(xiǎn)絲； - EMI濾波器； - 浪涌限制器通常為熱敏電阻和電子開(kāi)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(lái)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(shí)現(xiàn)； - DC-DC控制電路； a：用來(lái)穩(wěn)定各路輸出電壓； b：用來(lái)維護(hù)各路輸出過(guò)載和短路； c：用來(lái)實(shí)現(xiàn)主要幾路的輸出均流和遠(yuǎn)端補(bǔ)償； d：用來(lái)限制總輸出功率要求和兩路輸出電流之和要求； e：用來(lái)實(shí)現(xiàn)熱插拔功能所需的控制遙控開(kāi)關(guān)機(jī)控制； f ：用來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出Oring MOSFET的控制*； g：用來(lái)維護(hù)主要幾路輸出的過(guò)壓； h：用來(lái)實(shí)現(xiàn)電源的過(guò)溫維護(hù)； i ：用來(lái)分別指示任務(wù)ok和缺點(diǎn)； j ：用來(lái)產(chǎn)生兩路低壓大電流輸出的同步整流控制*； k：用來(lái)彌補(bǔ)線路電壓

10、降的遠(yuǎn)端補(bǔ)償技術(shù)； l ：用來(lái)實(shí)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(cè)電路； 輸入欠壓時(shí)，產(chǎn)生維護(hù)信號(hào)封鎖PFC；輸入掉電時(shí)，產(chǎn)生掉電告警信號(hào)； - 輸入浪涌控制電路； 產(chǎn)生控制信號(hào)去控制浪涌控制器中的電子開(kāi)封鎖合，等等。.5：開(kāi)發(fā)一個(gè)開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品所需求的專業(yè)實(shí)際知識(shí)：01：有源PFC的拓?fù)?，分析，控制與設(shè)計(jì)。02：DC-DC功率變換器的拓?fù)渑c穩(wěn)態(tài)分析。04：開(kāi)關(guān)電源的控制與動(dòng)態(tài)分析。 03：開(kāi)關(guān)電源的功率級(jí)參數(shù)設(shè)計(jì)07：開(kāi)關(guān)電源的EMI分析與設(shè)計(jì)。 10：開(kāi)關(guān)電源的各種維護(hù)技術(shù)。11：開(kāi)關(guān)電源的同步整流技術(shù)。12：開(kāi)關(guān)電源的模塊均流控制技術(shù)。06：開(kāi)關(guān)

11、電源的大信號(hào)分析與設(shè)計(jì)。05：開(kāi)關(guān)電源的小信號(hào)分析與設(shè)計(jì)。 08：開(kāi)關(guān)電源的熱分析與設(shè)計(jì)。 09：開(kāi)關(guān)電源的容差分析與設(shè)計(jì)。 .二：開(kāi)發(fā)一個(gè)開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品所需求進(jìn)展的各種優(yōu)化和折中.1：開(kāi)發(fā)一個(gè)開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品所需求進(jìn)展的各種優(yōu)化1：功率級(jí)參數(shù)的優(yōu)化：在選定功率級(jí)拓?fù)浜?，可利用前面的知識(shí)和穩(wěn)態(tài)任務(wù)點(diǎn)選擇，對(duì)功率級(jí)參數(shù)進(jìn)展優(yōu)化，使得： - 開(kāi)關(guān)功率器件的損耗最??； - 功率變壓器和濾波電感、濾波電容等的體積最小； - 電源整機(jī)的功率密度最高； - 功率級(jí)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(huì)直接影響其它功率元器件的選擇和整個(gè)功率級(jí)的效率及功率密度。合理

12、地選擇功率開(kāi)關(guān)器件和它們的驅(qū)動(dòng)電路及吸收電路，對(duì)功率級(jí)的性能也很重要。.2：環(huán)路參數(shù)的優(yōu)化：在選定功率級(jí)拓?fù)浜涂刂茟?zhàn)略后，可利用前面的知識(shí)并在功率級(jí)參數(shù)優(yōu)化的根底上，對(duì)環(huán)路參數(shù)進(jìn)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(bǔ)償器參數(shù)，調(diào)制器參數(shù)如外部斜波補(bǔ)償含量和光耦電路參數(shù)的優(yōu)化，其中電源整機(jī)的PCB Layout對(duì)環(huán)路的影響非常大，只需在好的PCB Layout下面，經(jīng)過(guò)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(shí)

13、現(xiàn)更好的動(dòng)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(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品中，必需對(duì)輔助電源的質(zhì)量進(jìn)展優(yōu)化，使得： - 輔助電源對(duì)開(kāi)關(guān)電源穩(wěn)態(tài)性能的影響最??； - 輔助電源對(duì)開(kāi)關(guān)電源動(dòng)態(tài)性能的影響最??； - 輔助電源不會(huì)影響開(kāi)關(guān)電源整機(jī)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(guò)對(duì)輔助電源的優(yōu)化，要保證自供電后的電源整機(jī)性能變化最小，可靠性沒(méi)有問(wèn)題。.4：其它優(yōu)化： - 電源內(nèi)各種維護(hù)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(yuǎn)端補(bǔ)償?shù)鹊鹊膬?yōu)化； - PCB Layout的

14、優(yōu)化，等等。.2：開(kāi)發(fā)一個(gè)開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品所需求進(jìn)展的各種折中1：折中一：穩(wěn)態(tài)性能與動(dòng)態(tài)性能的折中很多功率級(jí)拓?fù)?，其穩(wěn)態(tài)性能與動(dòng)態(tài)性能通常難以兼顧。穩(wěn)態(tài)性能好的，動(dòng)態(tài)性能就差，動(dòng)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?fù)鋾r(shí)一定要根據(jù)要求和運(yùn)用場(chǎng)所來(lái)合理選擇。即使同一個(gè)拓?fù)洌涔β始?jí)參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，也要思索穩(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能的折中，如輸出濾波電感的設(shè)計(jì)，對(duì)效率而言，希望其越大越好，但對(duì)動(dòng)態(tài)性能而言，那么希望其小一點(diǎn)好，所以設(shè)計(jì)時(shí)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?fù)洌鋵?shí)現(xiàn)時(shí)會(huì)比較復(fù)雜，而且往往拓?fù)浔旧磉€有可靠性較低的隱患。所以選擇拓?fù)鋾r(shí)也要根據(jù)可靠性和性能來(lái)進(jìn)

15、展詳細(xì)折中。如一些能實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)的拓?fù)洌胀蓪?shí)現(xiàn)更高的開(kāi)關(guān)頻率，具有更高的功率密度，但他們?cè)趯?shí)現(xiàn)的產(chǎn)品中，可靠性往往較低。.3：折中三：小信號(hào)性能與大信號(hào)性能的折中在一個(gè)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(bǔ)償電路，會(huì)得到不同的動(dòng)態(tài)性能。有些控制戰(zhàn)略或參數(shù)對(duì)輸入端的擾動(dòng)具有較強(qiáng)的抑制才干，有些那么對(duì)負(fù)載端的擾動(dòng)具有較強(qiáng)的抑制才干，有的參數(shù)對(duì)小信號(hào)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性很好，但在大信號(hào)下，且能夠不穩(wěn)定，有的參數(shù)能滿足大信號(hào)的要求，但小信號(hào)下且會(huì)變差，因此要對(duì)大小信號(hào)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)進(jìn)展折中。4：折中四：高低溫下的設(shè)計(jì)折中在一個(gè)電源中，因各種參數(shù)都與其任務(wù)時(shí)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(gè)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(huì)使得各元器件之間的熱影響更厲害，各元器件的損耗會(huì)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(jì)，但因寄生參數(shù)的添加，會(huì)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(gè)設(shè)計(jì)是非常需求折中的。.6：折中六：關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)折中在開(kāi)關(guān)電源中，有一些關(guān)鍵部件，在設(shè)計(jì)時(shí)需求折中，如功率變壓器的設(shè)計(jì)，對(duì)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(shí)現(xiàn)漏感最小的同時(shí)，往往會(huì)添加繞組之間的分布電容，這通常會(huì)添加共模EMI干擾和降低平安要求；另外如驅(qū)動(dòng)才干的折中，為了減小功率開(kāi)關(guān)器件MOSFET的開(kāi)關(guān)損耗，希望其開(kāi)關(guān)過(guò)程盡量短，這可經(jīng)過(guò)減小門極驅(qū)動(dòng)電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)，但在開(kāi)關(guān)速度提高的同時(shí)，往往會(huì)添加電源的共模EMI，使得EMI特性變差。7：其它折中：做好一個(gè)開(kāi)關(guān)電源，還有很多其它折中要做，總之由于開(kāi)關(guān)電源是一個(gè)在一定邊境有輸入電壓，負(fù)載電流和環(huán)境溫度組成的長(zhǎng)方體之內(nèi)滿足規(guī)格書(shū)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(kāi)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(kāi)

18、發(fā)的電源產(chǎn)品到達(dá)最正確的性價(jià)比。.三：保證開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品一次開(kāi)發(fā)勝利所需具備的工程素質(zhì) .公司由于開(kāi)發(fā)管理不規(guī)范, 對(duì)此開(kāi)發(fā)無(wú)任何積累.員工由于開(kāi)發(fā)任務(wù)不專業(yè), 在開(kāi)發(fā)中無(wú)任何提高.1：目前國(guó)內(nèi)多數(shù)電源公司在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中存在的怪圈景象.2：成為資深電源開(kāi)發(fā)人員所必需具備的工程素質(zhì)1：養(yǎng)成制定個(gè)人方案的習(xí)慣。2：養(yǎng)成按規(guī)范做設(shè)計(jì)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(gè)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(gè)不長(zhǎng)也不短的時(shí)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(lái)方便舉個(gè)例子：假設(shè)完成某個(gè)工程的方案時(shí)間為12周，那么他在做總方案的時(shí)候，需先規(guī)劃好12個(gè)要實(shí)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(gè)目的，直到最終完成總的方案，實(shí)現(xiàn)總的目的當(dāng)工程的時(shí)間很長(zhǎng)時(shí)，可先將其分解為幾個(gè)階段，規(guī)劃好各個(gè)階段的總目的，再對(duì)每一個(gè)階段來(lái)規(guī)劃它們的周目的例如完成某個(gè)工程的方案時(shí)間是1年，那么他可按12周+1周調(diào)整為1個(gè)階段，將其分為四個(gè)階段，規(guī)劃好各個(gè)階段要實(shí)現(xiàn)的目的，再根據(jù)這4個(gè)階段目