開關(guān)電源的EMI和散熱詳析
開關(guān)電源,又稱交換式電源、開關(guān)變換器,是一種高頻化電能轉(zhuǎn)換裝置,是電源供應器的一種。民熔開關(guān)電源利用的切換晶體管多半是在全開模式及全閉模式之間切換,這兩個模式都有低耗散的特點,切換之間的轉(zhuǎn)換會有較高的耗散,但時間很短,所以民熔開關(guān)電源比較節(jié)省能源,產(chǎn)生廢熱較少。民熔開關(guān)電源的高轉(zhuǎn)換效率是其一大優(yōu)點,而民熔開關(guān)電源工作頻率高,也可以使用小尺寸、輕重量的變壓器,民熔開關(guān)電源重量也會比較輕。民熔開關(guān)電源產(chǎn)品廣泛應用于工業(yè)自動化控制、軍工設備、科研設備、LED照明等領(lǐng)域。
開關(guān)電源的布局影響著其整體的性能,EMI與散熱又是其重要的兩塊內(nèi)容。小課堂下面就來分享相關(guān)的例子。不少開關(guān)電源的EMI與散熱做的都是很好的,下方的開關(guān)電源就是其中突出的代表。
一、EMI要求
1、一次回路與二次回路分開布置。
2、交流電路、功率因數(shù)校正電路、PWM電路、整流電路、濾波電路,四個回路的面積越小越好:
(1)每個電路中的功率元件盡可能接近。(2) 電源線(兩條交叉線之間,主線和地線之間)相互靠近。
3、控制IC應盡可能靠近受控MOS晶體管。
4、控制IC周圍的元器件應盡量靠近IC,尤其是與IC直接相連的元器件,如RT、CT電阻、電容等,校正網(wǎng)絡電阻電容應布置在IC對應的引腳附近。從RT、CT到引腳的線路應盡可能短。
5、PFC和PWM電路應在單點接地。IC外圍元件的接地應先接至IC地,再接至MOS的S極,再由S極引至PFC電容器的負極。
6、反饋線應盡可能遠離干擾源的引線(如PFC電感器、PFC二極管引線、MOS晶體管),且不應與它們平行。
7、數(shù)字地與仿真地應分開,地線間距應滿足一定要求。
8、偏置繞組的回流線應直接連接到PFC電容器的負極。
9、功率線應短而寬,以減少損耗,提高響應頻率,減小接收干擾的頻譜范圍。
10、在X電容、PFC電容引腳附近,銅條要收窄,以便充分利用電容濾波。
11、輸出濾波電容必要時可用兩個小電容并聯(lián)以減少ESR。
12、pfcmos和D,pwmmos散熱片必須接一次地,以減少共模干擾。
13、交流電路應遠離PFC和PWM電路,以減少后者的干擾。
14、雙層PCB的上層應盡量采用寬線,地線應盡量布置在上層。
15、多層PCB應用一層作為地線、一層作為電源線,以充分利用層間電容去耦,減小干擾。
16、變壓器二次側(cè)的散熱片和外屏蔽應與二次地連接。
17、變壓器的一次接地和二次側(cè)接地之間或直流正極與二次側(cè)接地之間應連接電容器,為共模干擾提供放電捷徑。
18、變壓器的內(nèi)屏蔽層應與一次側(cè)的直流正極相連,以抑制二次側(cè)的共模干擾。
二、散熱要求
1、PCB的總體布局應充分考慮PCB的安裝姿態(tài)和位置。在自然散熱的情況下,PCB板垂直放置時,發(fā)熱量大的電感和變壓器應盡量放在頂部,以避免加熱其他熱敏元件;如果PCB板水平放置,則熱敏元件,如小卡、MOS管等,應遠離電感器和變壓器。
2、散熱片的選擇應考慮熱流方向,有利于空氣對流;自然散熱時, 齒應向上;在強迫通風時,齒要順著風向。
3、變壓器、電感器、整流器和其他高熱部件應放置在出氣口或邊緣,以便將熱量直接帶到機殼外部。
4、散熱片齒的方向最好順風,以利于對流。
5、如有必要,PCB應在組件下方或附近穿孔,以便于散熱。
6、熱敏元件如電解電容器、集成電路等應遠離熱源。
7、變壓器、PFC電感器、濾波電感器等溫度較高的部件,不能靠得太近,以免燙傷。使溫度敏感部件遠離這些部件。
上面就是小課堂今天分享的,關(guān)于開關(guān)電源布局的EMI與散熱要求解析。在民熔小課堂的分享之后,大家應該都有一定的深入了解。