一个200W开关电源的功率级设计总结
7. PCB 布局和机械构造
在文献[4]中可以找到功率电子布局规则,谈到高di/dt 的回路封闭区域和高dv/dt 节点的铜箔区域必须尽可能小,旨在减少电磁干扰。另外,Q1的源引脚,R233接地,R5右侧和FAN4800 接地引脚应该连接成星形,以减少共阻抗耦合的负面效应。
实际中的问题有∶对於较高输出功率,PCB会较大;功率半导体必须放置在大散热器上。结果是,往往不可能使回路小到应该达到的值,同时结合电流密度规则,布线和星形的铜芯面积会破坏完整的电路板。因此,一种高功率电源PCB有时是一种妥协,尤其是考虑成本须选择单面PCB。
如果密切留意实际的电路板,你会发现一些不太重要的信号走的路线不一定是最短路径。这允许仿效星形连接的大型接地平面。此外,接地平面和热信号之间的间隔应尽可能小(考虑可靠性,对於给定电压,间距约2mm),以使回路最小。其次是成本因素,由一个2mm 厚铝板组成的简单散热器,被弯曲成‘U’形,并被应用到初级和次级。只有Q1,消耗更多功率,需要一个额外的散热器。
8. 测试结果
本电路板有一份详细的测试报告。这里显示了三项测试结果。
8.1 待机电源和输入电压
见图78.2 全负载效率和输入电压见图8
输入电压大於110VRMS时,效率远高於预计的81%。对较小的电压,数据可通过一个低阻抗EMI滤波器和去除NTC1提高。
8.3 功率开关和二极管波形见图9
图9 的左侧显示Q212 的漏极电流(下迹线)和电压(上迹线)。从电流看来,CCM中的PSU工作是很明显的。该漏极电压被很好地箝制在直流电源电压,当MOSFET关闭时。变压器去磁化之後,电压开始下降。斜率由变压器激磁电感和MOSFET 的CDS确定的谐振值决定。
当MOSFET 导通时,漏极电压有机会接近最低值,但由於励磁电感的高误差(+/-30%)这可能因不同电路板而异。图10 的二极管波形清楚地显示了当二极管关闭时的寄生振荡。
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