電源開(kāi)發(fā)工程師感悟職業(yè)前景

電源開(kāi)發(fā)工程師感悟職業(yè)前景

本人2000年本科畢業(yè),工業(yè)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè),工作2年,做電源控制的數(shù)據(jù)采集方面,然后上碩,2004年開(kāi)始把方向轉(zhuǎn)入開(kāi)關(guān)電源方面,那時(shí)本人感覺(jué)這個(gè)方向很有前途,不過(guò)我的碩士論文做的是一個(gè)高壓電源的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò).看的第一本開(kāi)關(guān)電源的書(shū)是英文的,300面左右,有臺(tái)灣翻譯的中文版.看完之后就做了一個(gè)TOP電源,手腳并用繞了一個(gè)變壓器,結(jié)果很失敗!電路不能正常運(yùn)行.后來(lái)用ti的芯片做了flyback多路輸輸出,有電壓出來(lái)但和設(shè)計(jì)差距大,功耗高.那時(shí)對(duì)元件沒(méi)有什么概念,對(duì)磁路更沒(méi)有概念,flyback變壓器只是靠書(shū)本參數(shù),不知道為什么,不知道付邊輸出的二極管要用快恢復(fù)的.總之第一次做的這個(gè)電源是完全的失敗.唯一的收獲就是做好開(kāi)關(guān)電源需要看很多本書(shū),變壓器方面一定要理解.電路設(shè)計(jì)是復(fù)雜的!不過(guò)這次的設(shè)計(jì)對(duì)我?guī)椭艽?雖然失敗但讓我看到了開(kāi)關(guān)電源的輪廓.
后來(lái)碩士畢業(yè)后調(diào)試了一個(gè)開(kāi)關(guān)電源,5V/600A的,我用了20天時(shí)間重新設(shè)計(jì)了硬件控制電路和軟件,電源的擾動(dòng)降低了5倍以下.電流精度小于1%.后來(lái)有測(cè)試了一個(gè)1200V/100A的電源模塊;后來(lái)就上博士了.我的工作和學(xué)習(xí)都是在一個(gè)單位,到目前來(lái)說(shuō),主要還是圍繞硬件電路方面做東西.
到今年7月,我把目標(biāo)轉(zhuǎn)入開(kāi)關(guān)電源的時(shí)間是2年零3個(gè)月左右.自我感覺(jué)能適應(yīng)一般的電源公司的研發(fā)工作;因?yàn)檫@時(shí)我對(duì)磁路方面很熟悉了,同時(shí)對(duì)器件方面的性能也很了解,基本不用翻《電路》和《模電》看概念了,所以對(duì)開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)還有些信心.不過(guò)2005年畢業(yè)時(shí)卻沒(méi)有找到一家合適的電源公司.所以留單位了.現(xiàn)在一個(gè)月到手1500,年底沒(méi)有獎(jiǎng)金.不過(guò)幾年后有一個(gè)博士本本;如果那時(shí)本本不值錢(qián)就虧了.
7月底,接一家小電源公司的項(xiàng)目:仿造一臺(tái)1400W/30V的帶PFC的電源,并且要求越快越好,電路原理圖已經(jīng)畫(huà)好.當(dāng)時(shí)感覺(jué)沒(méi)有很大的困難,最關(guān)鍵的還是磁性元件.我還沒(méi)有完整的干過(guò)一個(gè)電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì),僅是調(diào)試過(guò)2臺(tái).當(dāng)時(shí)想如果我能把這臺(tái)電源做好,那么就證明我還是能從事開(kāi)關(guān)電源的研發(fā)的.如果不行,那我就留本單位了,反正是國(guó)有的,能養(yǎng)老.這家電源公司的老總也是唯一的技術(shù)主管,早年專(zhuān)科畢業(yè),主營(yíng)銷(xiāo)售,技術(shù)是半路出家,人很勤奮,能看懂初級(jí)的英文資料.手下沒(méi)有專(zhuān)門(mén)做技術(shù)的.他無(wú)法搞定這臺(tái)電源;所以這臺(tái)電源的技術(shù)方面我要全部負(fù)責(zé).
我看uc3855和ucc2895分別用了兩個(gè)星期,然后主回路看了1個(gè)星期.期間看了不少ti公司的資料.在8月份完成原電源的參數(shù)測(cè)量,9月完成仿造的測(cè)試,確定一些元件的性能參數(shù),10月進(jìn)行了全新仿造電源的測(cè)試,確定了易出故障的部分,及關(guān)鍵元件.寫(xiě)好了電源的原理分析和調(diào)試手冊(cè).其中PFC的原理我寫(xiě)了20面,基本是自己對(duì)該電源的理解,一些參數(shù)的推算.并且對(duì)該電源增加了一些控制功能.11月初,送了2臺(tái)到美國(guó)測(cè)試,對(duì)方很滿(mǎn)意.
在寫(xiě)電源原理的.時(shí)候,我本以為我對(duì)flyback電路很熟悉了,后來(lái)才知道很多還沒(méi)有完全理解,用了2天的時(shí)間重新看它的磁路和控制部分,最終理解了 反射電壓 的原理.我對(duì)flyback的參數(shù)設(shè)計(jì)不是尊照書(shū)本的窗口函數(shù)設(shè)計(jì)的.我根據(jù)磁心儲(chǔ)能和原邊的電壓來(lái)設(shè)計(jì)砸數(shù);結(jié)果和原電源相差不大.看了相關(guān)的資料,我設(shè)計(jì)的DCDC變壓器也和原變壓器近似.不過(guò)磁性元件方面是完全仿造原電源的.不過(guò)磁性元件出的問(wèn)題占全部故障的50%,一大半的調(diào)試時(shí)間耗在磁性元件上,特別是那個(gè)flyback變壓器.測(cè)試中出現(xiàn)很多問(wèn)題,很奇怪,最終都解決了.
中間有段時(shí)間沒(méi)有調(diào)試,所以按全日制工作計(jì)算,我從看資料到電源送出去調(diào)試花了2個(gè)月時(shí)間.因?yàn)殡娫礈y(cè)試都是晚上去的,加周末.總的來(lái)說(shuō)這次算是成功的.對(duì)自己的能力有了具體的認(rèn)識(shí),讓我熟悉了小電源公司的電源設(shè)計(jì)研發(fā)流程.同時(shí)也獲得了11000的報(bào)酬.
以上的描述我想告訴初入開(kāi)關(guān)電源者:開(kāi)關(guān)電源不是很復(fù)雜,安心的看幾年的基礎(chǔ)資料:諧波、電路、模電、電機(jī)學(xué)、控制等方面,最好能看本電磁學(xué),但不能看大陸產(chǎn)的,我看的這些書(shū)加起來(lái)有1尺以上,控制我就看了好幾本,有本是美國(guó)的1本臺(tái)灣的,其它幾本是大陸的.本人認(rèn)為看這些書(shū)最好看國(guó)外的,臺(tái)灣的也行,只要不是大陸產(chǎn)的的. 設(shè)計(jì)一個(gè)電源要關(guān)注整個(gè)系統(tǒng),包括負(fù)載,整個(gè)電流的流動(dòng)過(guò)程要清楚.變壓器很重要,僅知道設(shè)計(jì)方法是不夠的,還要知道為什么用這些成熟的方法設(shè)計(jì),他的依據(jù)是什么!要能推倒出來(lái).磁路理論說(shuō)穿了就是那兩個(gè)公式.關(guān)鍵還是理解.
不知道外面做電源的行情如何,我選擇了電源,但對(duì)其前景還是有點(diǎn)迷惘的.

;

電氣工程及其自動(dòng)化是干什么的

自動(dòng)化是一個(gè)將宏觀(guān)視野融入更大領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)。其實(shí)電和氣動(dòng)的再生涉及到很多方面，只是你觀(guān)察不到而已。1.對(duì)于交通方面，電氣化鐵路道路，比如輕軌、地鐵、鐵路、磁懸浮懸浮列車(chē)，包括現(xiàn)在絕大多數(shù)的列車(chē)，都是通過(guò)電氣化自動(dòng)遙控的。\x02天空中的飛行器、衛(wèi)星發(fā)射、發(fā)射等。2.工業(yè)、石油、化工、電力、生產(chǎn)等所有領(lǐng)域。主要依靠氣、電自動(dòng)化進(jìn)行操作、生產(chǎn)、加工、監(jiān)督、控制和維護(hù)。例如煤制油、煤制氫、煤發(fā)電、化肥廠(chǎng)、煉油廠(chǎng)鋼鐵生產(chǎn)、各種自動(dòng)化半自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)、蒸汽汽車(chē)生產(chǎn)、加工、包裝、傳輸、油田采油、天然氣日常運(yùn)行維護(hù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控和程序控制、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)等。，各方面基本都要用到電空專(zhuān)業(yè)知識(shí)。3.民用方面，民用警報(bào)，3.民用方面，民用報(bào)警、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、暖通系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、自動(dòng)加工、配電系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、銀行系統(tǒng)，包括我們平時(shí)的信用卡系統(tǒng)等。必須全部使用電氣自動(dòng)化知識(shí)。

老工程師總結(jié)的開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)心得

首先從開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)工藝開(kāi)始描述吧，先說(shuō)說(shuō)印制板的設(shè)計(jì)。開(kāi)關(guān)電源工作在高頻率，高脈沖狀態(tài)，屬于模擬電路中的一個(gè)比較特殊種類(lèi)。布板時(shí)須遵循高頻電路布線(xiàn)原則。

1、布局： 脈沖電壓連線(xiàn)盡可能短，其中輸入開(kāi)關(guān)管到變壓器連線(xiàn)，輸出變壓器到整流管連接線(xiàn)。脈沖電流環(huán)路盡可能小如輸入濾波電容正到變壓器到開(kāi)關(guān)管返回電容負(fù)。輸出部分變壓器出端到整流管到輸出電感到輸出電容返回變壓器電路中X電容要盡量接 近開(kāi)關(guān)電源輸入端，輸入線(xiàn)應(yīng)避免與其他電路平行，應(yīng)避開(kāi)。Y電容應(yīng)放置在機(jī)殼接地端子或FG連接端。共摸電感應(yīng)與變壓器保持一定距離，以避免磁偶合。如不好處理可在共摸電感與變壓器間加一屏蔽，以上幾項(xiàng)對(duì)開(kāi)關(guān)電 源的EMC性能影響較大。

輸出電容一般可采用兩只一只靠近整流管另一只應(yīng)靠近輸出端子，可影響電源輸出紋波指標(biāo)，兩只小容量電容并聯(lián)效果應(yīng)優(yōu)于用一只大容量電容。發(fā)熱器件要和電解電容保持一定距離，以延長(zhǎng)整機(jī)壽命，電解電容是開(kāi)關(guān)電源壽命的瓶勁，如變壓器、功率管、大功率電阻要和電解保持距離，電解之間也須留出散熱空間，條件允許 可將其放置在進(jìn)風(fēng)口。

控制部分要注意：高阻抗弱信號(hào)電路連線(xiàn)要盡量短如取樣反饋環(huán)路，在處理時(shí)要盡量避免其受干擾、電流取樣信號(hào)電路，特別是電流控制型電路，處理不好易出現(xiàn)一些想不到的意外，其中有一些技巧，現(xiàn)以3843電路舉例見(jiàn)圖(1)圖一效果要好于圖二，圖二在滿(mǎn)載時(shí)用示波器觀(guān)測(cè)電流波形上明顯疊加尖刺，由于干擾限流點(diǎn)比設(shè)計(jì)值偏低，圖一則沒(méi)有這種現(xiàn)象、還有開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)電路，開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)電阻要靠近開(kāi)關(guān)管，可提高開(kāi)關(guān)管工作可靠性，這和功率MOSFET高直流阻抗電壓驅(qū)動(dòng)特性有關(guān)。

下面談一談?dòng)≈瓢宀季€(xiàn)的一些原則。

線(xiàn)間距： 隨著印制線(xiàn)路板制造工藝的不斷完善和提高，一般加工廠(chǎng)制造出線(xiàn)間距等于甚至小于0.1mm已經(jīng)不存在什么問(wèn)題，完全能夠滿(mǎn)足大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合?？紤]到開(kāi)關(guān)電源所采用的元器件及生產(chǎn)工藝，一般雙面板最小線(xiàn)間距設(shè)為0.3mm，單面板最小線(xiàn)間距設(shè)為0.5mm，焊盤(pán)與焊盤(pán)、焊盤(pán)與過(guò)孔或過(guò)孔與過(guò)孔，最小 間距設(shè)為0.5mm，可避免在焊接操作過(guò)程中出現(xiàn)“橋接”現(xiàn)象。，這樣大多數(shù)制板廠(chǎng)都能夠很輕松滿(mǎn)足生產(chǎn)要求，并可以把成品率控制得非常高，亦可實(shí)現(xiàn)合理的布線(xiàn)密度及有一個(gè)較經(jīng)濟(jì)的成本。

最小線(xiàn)間距只適合信號(hào)控制電路和電壓低于63V的低壓電路，當(dāng)線(xiàn)間電壓大于該值時(shí)一般可按照500V/1mm經(jīng)驗(yàn)值取線(xiàn)間距。

鑒于有一些相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)線(xiàn)間距有較明確的規(guī)定，則要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，如交流入口端至熔斷器端連線(xiàn)。某些電源對(duì)體積要求很高，如模塊電源。一般變壓器輸入側(cè)線(xiàn)間距為1mm實(shí)踐證明是可行的。對(duì)交流輸入，(隔離)直流輸出的電源產(chǎn)品，比較嚴(yán)格的規(guī)定為安全間距要大于等于6mm，當(dāng)然這由相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)及執(zhí)行方法 確定。一般安全間距可由反饋光耦兩側(cè)距離作為參考，原則大于等于這個(gè)距離。也可在光耦下面印制板上開(kāi)槽，使爬電距離加大以滿(mǎn)足絕緣要求。一般開(kāi)關(guān)電源交流輸入側(cè)走線(xiàn)或板上元件距非絕緣的外殼、散熱器間距要大于5mm，輸出側(cè)走線(xiàn)或器件距外殼或散熱器間距要大于2mm,或嚴(yán)格按照安全規(guī)范執(zhí)行。

常用方法： 上文提到的線(xiàn)路板開(kāi)槽的方法適用于一些間距不夠的場(chǎng)合，順便提一下，該法也常用來(lái)作為保護(hù)放電間隙，常見(jiàn)于電視機(jī)顯象管尾板和電源交流輸入處。該法在模塊電源中得到了廣泛的應(yīng)用，在灌封的條件下可獲得很好的效果。

方法二： 墊絕緣紙，可采用青殼紙、聚脂膜、聚四氟乙烯定向膜等絕緣材料。一般通用電源用青殼紙或聚脂膜墊在線(xiàn)路板于金屬機(jī)殼間，這種材料有機(jī)械強(qiáng)度高，有有一定抗潮濕的能力。聚四氟乙烯定向膜由于具有耐高溫的特性在模塊電源中得到廣泛的應(yīng)用。在元件和周?chē)鷮?dǎo)體間也可墊絕緣薄膜來(lái)提高絕緣抗電性能。

注意：某些器件絕緣被覆套不能用來(lái)作為絕緣介質(zhì)而減小安全間距，如電解電容的外皮，在高溫條件下，該外皮有可能受熱收縮。大電解防爆槽前端要留出空間，以確保電解電容在非常情況時(shí)能無(wú)阻礙地瀉壓.

談一談?dòng)≈瓢邈~皮走線(xiàn)的一些事項(xiàng)：

走線(xiàn)電流密度： 現(xiàn)在多數(shù)電子線(xiàn)路采用絕緣板縛銅構(gòu)成。常用線(xiàn)路板銅皮厚度為35μm，走線(xiàn)可按照1A/mm經(jīng)驗(yàn)值取電流密度值，具體計(jì)算可參見(jiàn)教科書(shū)。為保證走線(xiàn)機(jī)械強(qiáng)度原則線(xiàn)寬應(yīng)大于或等于0.3mm(其他非電源線(xiàn)路板可能最小線(xiàn)寬會(huì)小一些)。銅皮厚度為70μm線(xiàn)路板也常見(jiàn)于開(kāi)關(guān)電源，那么電流密度可更高些。

補(bǔ)充一點(diǎn)，現(xiàn)常用線(xiàn)路板設(shè)計(jì)工具軟件一般都有設(shè)計(jì)規(guī)范項(xiàng)，如線(xiàn)寬、線(xiàn)間距，旱盤(pán)過(guò)孔尺寸等參數(shù)都可以進(jìn)行設(shè)定。在設(shè)計(jì)線(xiàn)路板時(shí)，設(shè)計(jì)軟件可自動(dòng)按照規(guī)范執(zhí)行，可節(jié)省許多時(shí)間，減少部分工作量，降低出錯(cuò)率。

一般對(duì)可靠性要求比較高的線(xiàn)路或布線(xiàn)線(xiàn)密度大可采用雙面板。其特點(diǎn)是成本適中，可靠性高，能滿(mǎn)足大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合。

模塊電源行列也有部分產(chǎn)品采用多層板，主要便于集成變壓器電感等功率器件，優(yōu)化接線(xiàn)、功率管散熱等。具有工藝美觀(guān)一致性好，變壓器散熱好的優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)是成本較高，靈活性較差，僅適合于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

單面板，市場(chǎng)流通通用開(kāi)關(guān)電源幾乎都采用了單面線(xiàn)路板，其具有低成本的優(yōu)勢(shì)，在設(shè)計(jì)，及生產(chǎn)工藝上采取一些措施亦可確保其性能。

談?wù)剢蚊嬗≈瓢逶O(shè)計(jì)的一些體會(huì)，由于單面板具有成本低廉，易于制造的特點(diǎn)，在開(kāi)關(guān)電源線(xiàn)路中得到廣泛應(yīng)用，由于其只有一面縛銅，器件的電器連接，機(jī)械固定都要依靠那層銅皮，在處理時(shí)必須小心。

為保證良好的焊接機(jī)械結(jié)構(gòu)性能，單面板焊盤(pán)應(yīng)稍微大一些，以確保銅皮和基板的良好縛著力，而不至于受到震動(dòng)時(shí)銅皮剝離、斷脫。一般焊環(huán)寬度應(yīng)大于0.3mm。焊盤(pán)孔直徑應(yīng)略大于器件引腳直徑，但不宜過(guò)大，保證管腳與焊盤(pán)間由焊錫連接距離最短，盤(pán)孔大小以不妨礙正常查件為度，焊盤(pán)孔直徑一般大于管腳直徑0.1-0.2mm。多引腳器件為保證順利查件，也可更大一些。

電氣連線(xiàn)應(yīng)盡量寬，原則寬度應(yīng)大于焊盤(pán)直徑，特殊情況應(yīng)在連線(xiàn)于與焊盤(pán)交匯必須將線(xiàn)加寬(俗稱(chēng)生成淚滴)，避免在某些條件線(xiàn)與焊盤(pán)斷裂。原則最小線(xiàn)寬應(yīng)大于0.5mm。

單面板上元器件應(yīng)緊貼線(xiàn)路板。需要架空散熱的器件，要在器件與線(xiàn)路板之間的管腳上加套管，可起到支撐器件和增加絕緣的雙重作用，要最大限度減少或避免外力沖擊對(duì)焊盤(pán)與管腳連接處造成的影響，增強(qiáng)焊接的牢固性。線(xiàn)路板上重量較大的部件可增加支撐連接點(diǎn)，可加強(qiáng)與線(xiàn)路板間連接強(qiáng)度，如變壓器，功率器件散熱器。

單面板焊接面引腳在不影響與外殼間距的前題條件下，可留得長(zhǎng)一些，其優(yōu)點(diǎn)是可增 加焊接部位的強(qiáng)度，加大焊接面積、有虛焊現(xiàn)象可即時(shí)發(fā)現(xiàn)。引腳長(zhǎng)剪腿時(shí)，焊接部位受力較小。在臺(tái)灣、日本常采用把器件引腳在焊接面彎成與線(xiàn)路板成45度 角，然后再焊接的工藝，的其道理同上。今天談一談雙面板設(shè)計(jì)中的一些事項(xiàng)，在一 些要求比較高，或走線(xiàn)密度比較大的應(yīng)用環(huán)境中采用雙面印制板，其性能及各方面指標(biāo)要比單面板好很多。

雙面板焊盤(pán)由于孔已作金屬化處理強(qiáng)度較高，焊環(huán)可比單面板小一些，焊盤(pán)孔孔徑可 比管腳直徑略微大一些，因?yàn)樵诤附舆^(guò)程中有利于焊錫溶液通過(guò)焊孔滲透到頂層焊盤(pán)，以增加焊接可靠性。但是有一個(gè)弊端，如果孔過(guò)大，波峰焊時(shí)在射流錫沖擊下部分器件可能上浮，產(chǎn)生一些缺陷。

大電流走線(xiàn)的處理，線(xiàn)寬可按照前帖處理，如寬度不夠，一般可采用在走線(xiàn)上鍍錫增加厚度進(jìn)行解決，其方法有好多種

1， 將走線(xiàn)設(shè)置成焊盤(pán)屬性，這樣在線(xiàn)路板制造時(shí)該走線(xiàn)不會(huì)被阻焊劑覆蓋，熱風(fēng)整平時(shí)會(huì)被鍍上錫。

2， 在布線(xiàn)處放置焊盤(pán)，將該焊盤(pán)設(shè)置成需要走線(xiàn)的形狀，要注意把焊盤(pán)孔設(shè)置為零。

3， 在阻焊層放置線(xiàn)，此方法最靈活，但不是所有線(xiàn)路板生產(chǎn)商都會(huì)明白你的意圖，需用文字說(shuō)明。在阻焊層放置線(xiàn)的部位會(huì)不涂阻焊劑。

線(xiàn)路鍍錫的幾種方法如上，要注意的是，如果很寬的的走線(xiàn)全部鍍上錫，在焊接以后，會(huì)粘接大量焊錫，并且分布很不均勻，影響美觀(guān)。一般可采用細(xì)長(zhǎng)條鍍錫寬度在1~1.5mm，長(zhǎng)度可根據(jù)線(xiàn)路來(lái)確定，鍍錫部分間隔0.5~1mm雙面線(xiàn)路板為布局、走線(xiàn)提供了很大的選擇性，可使布線(xiàn)更趨于合理。關(guān)于接地，功率地與信號(hào)地一定要分開(kāi)，兩個(gè)地可在濾波電容處匯合，以避免大脈沖電流通過(guò)信號(hào)地連線(xiàn)而導(dǎo)致出現(xiàn)不穩(wěn)定的意外因素，信號(hào)控制回路盡量采用一點(diǎn)接地法，有一個(gè)技巧，盡量把非接地的走線(xiàn)放置在同一布線(xiàn)層，最后在另外一層鋪地線(xiàn)。輸出 線(xiàn)一般先經(jīng)過(guò)濾波電容處，再到負(fù)載，輸入線(xiàn)也必須先通過(guò)電容，再到變壓器，理論依據(jù)是讓紋波電流都通過(guò)旅濾波電容。

電壓反饋取樣，為避免大電流通過(guò)走線(xiàn)的影響，反饋電壓的取樣點(diǎn)一定要放在電源輸出最末梢，以提高整機(jī)負(fù)載效應(yīng)指標(biāo)。

走線(xiàn)從一個(gè)布線(xiàn)層變到另外一個(gè)布線(xiàn)層一般用過(guò)孔連通，不宜通過(guò)器件管腳焊盤(pán)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樵诓逖b器件時(shí)有可能破壞這種連接關(guān)系，還有在每1A電流通過(guò)時(shí)，至少應(yīng)有2個(gè)過(guò)孔，過(guò)孔孔徑原則要大于0.5mm，一般0.8mm可確保加工可靠性。

器件散熱，在一些小功率電源中，線(xiàn)路板走線(xiàn)也可兼散熱功能，其特點(diǎn)是走線(xiàn)盡量寬大，以增加散熱面積，并不涂阻焊劑，有條件可均勻放置過(guò)孔，增強(qiáng)導(dǎo)熱性能。

談?wù)勪X基板在開(kāi)關(guān)電源中的應(yīng)用和多層印制板在開(kāi)關(guān)電源電路中的應(yīng)用。

鋁基板由其本身構(gòu)造，具有以下特點(diǎn)：導(dǎo)熱性能非常優(yōu)良、單面縛銅、器件只能放置在縛銅面、不能開(kāi)電器連線(xiàn)孔所以不能按照單面板那樣放置跳線(xiàn)。

鋁基板上一般都放置貼片器件，開(kāi)關(guān)管，輸出整流管通過(guò)基板把熱量傳導(dǎo)出去，熱阻很低，可取得較高可靠性。變壓器采用平面貼片結(jié)構(gòu)，也可通過(guò)基板散熱，其溫升比常規(guī)要低，同樣規(guī)格變壓器采用鋁基板結(jié)構(gòu)可得到較大的輸出功率。鋁基板跳線(xiàn)可以采用搭橋的方式處理。鋁基板電源一般由由兩塊印制板組成，另外一塊板放 置控制電路，兩塊板之間通過(guò)物理連接合成一體。

由于鋁基板優(yōu)良的導(dǎo)熱性，在小量手工焊接時(shí)比較困難，焊料冷卻過(guò)快，容易出現(xiàn)問(wèn)題現(xiàn)有一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用的方法，將一個(gè)燙衣服的普通電熨斗(最好有調(diào)溫功能)，翻過(guò)來(lái)，熨燙面向上，固定好，溫度調(diào)到150℃左右，把鋁基板放在熨斗上面，加溫一段時(shí)間，然后按照常規(guī)方法將元件貼上并焊接，熨斗溫度以器件易于焊接為宜，太高有可能時(shí)器件損壞，甚至鋁基板銅皮剝離，溫度太低焊接效果不好，要靈活掌握。

最近幾年，隨著多層線(xiàn)路板在開(kāi)關(guān)電源電路中應(yīng)用，使得印制線(xiàn)路變壓器成為可能，由于多層板，層間距較小，也可以充分利用變壓器窗口截面，可在主線(xiàn)路板上再加一到兩片由多層板組成的印制線(xiàn)圈達(dá)到利用窗口，降低線(xiàn)路電流密度的目的，由于采用印制線(xiàn)圈，減少了人工干預(yù)，變壓器一致性好，平面結(jié)構(gòu)，漏感低，偶合 好。開(kāi)啟式磁芯，良好的散熱條件。由于其具有諸多的優(yōu)勢(shì)，有利于大批量生產(chǎn)，所以得到廣泛的應(yīng)用。但研制開(kāi)發(fā)初期投入較大，不適合小規(guī)模生。

開(kāi)關(guān)電源分為，隔離與非隔離兩種形式，在這里主要談一談隔離式開(kāi)關(guān)電源的拓?fù)湫问?，在下文中，非特別說(shuō)明，均指隔離電源。隔離電源按照結(jié)構(gòu)形式不同，可分為兩大類(lèi)：正激式和反激式。反激式指在變壓器原邊導(dǎo)通時(shí)副邊截止，變壓器儲(chǔ)能。原邊截止時(shí)，副邊導(dǎo)通，能量釋放到負(fù)載的工作狀態(tài)，一般常規(guī)反激式電源單管 多，雙管的不常見(jiàn)。正激式指在變壓器原邊導(dǎo)通同時(shí)副邊感應(yīng)出對(duì)應(yīng)電壓輸出到負(fù)載，能量通過(guò)變壓器直接傳遞。按規(guī)格又可分為常規(guī)正激，包括單管正激，雙管正激。半橋、橋式電路都屬于正激電路。

正激和反激電路各有其特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)電路的過(guò)程中為達(dá)到最優(yōu)性?xún)r(jià)比，可以靈活運(yùn)用。一般在小功率場(chǎng)合可選用反激式。稍微大一些可采用單管正激電路，中等功率可采用雙管正激電路或半橋電路，低電壓時(shí)采用推挽電路，與半橋工作狀態(tài)相同。大功率輸出，一般采用橋式電路，低壓也可采用推挽電路。

反激式電源因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，省掉了一個(gè)和變壓器體積大小差不多的電感，而在中小功率電源中得到廣泛的應(yīng)用。在有些介紹中講到反激式電源功率只能做到幾十瓦，輸出功率超過(guò)100瓦就沒(méi)有優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)有難度。本人認(rèn)為一般情況下是這樣的，但也不能一概而論，PI公司的TOP芯片就可做到300瓦，有文章介紹反激電源可做到上千瓦，但沒(méi)見(jiàn)過(guò)實(shí)物。輸出功率大小與輸出電壓高低有關(guān)。

反激電源變壓器漏感是一個(gè)非常關(guān)鍵的參數(shù)，由于反激電源需要變壓器儲(chǔ)存能量，要 使變壓器鐵芯得到充分利用，一般都要在磁路中開(kāi)氣隙，其目的是改變鐵芯磁滯回線(xiàn)的斜率，使變壓器能夠承受大的脈沖電流沖擊，而不至于鐵芯進(jìn)入飽和非線(xiàn)形狀態(tài)，磁路中氣隙處于高磁阻狀態(tài)，在磁路中產(chǎn)生漏磁遠(yuǎn)大于完全閉合磁路。

變壓器初次極間的偶合，也是確定漏感的關(guān)鍵因素，要盡量使初次極線(xiàn)圈靠近，可采用三明治繞法，但這樣會(huì)使變壓器分布電容增大。選用鐵芯盡量用窗口比較長(zhǎng)的磁芯，可減小漏感，如用EE、EF、EER、PQ型磁芯效果要比EI型的好。

關(guān)于反激電源的占空比，原則上反激電源的最大占空比應(yīng)該小于0.5，否則環(huán)路不容易補(bǔ)償，有可能不穩(wěn)定，但有一些例外，如美國(guó)PI公司推出的TOP系列芯片是可以工作在占空比大于0.5的條件下。 占空比由變壓器原副邊匝數(shù)比確定，本人對(duì)做反激的看法是，先確定反射電壓(輸出電壓通過(guò)變壓器耦合反映到原邊的電壓值)，在一定電壓范圍內(nèi)反射電壓提高則工作占空比增大，開(kāi)關(guān)管損耗降低。反射電壓降低則工作占空比減小，開(kāi)關(guān)管損耗增大。當(dāng)然這也是有前提條件，當(dāng)占空比增大，則意味著輸出二極管導(dǎo)通時(shí)間縮 短，為保持輸出穩(wěn)定，更多的時(shí)候?qū)⒂奢敵鲭娙莘烹婋娏鱽?lái)保證，輸出電容將承受更大的高頻紋波電流沖刷，而使其發(fā)熱加劇，這在許多條件下是不允許的。占空比增大，改變變壓器匝數(shù)比，會(huì)使變壓器漏感加大，使其整體性能變，當(dāng)漏感能量大到一定程度，可充分抵消掉開(kāi)關(guān)管大占空帶來(lái)的低損耗，時(shí)就沒(méi)有再增大占 空比的意義了，甚至可能會(huì)因?yàn)槁└蟹捶逯惦妷哼^(guò)高而擊穿開(kāi)關(guān)管。由于漏感大，可能使輸出紋波，及其他一些電磁指標(biāo)變差。當(dāng)占空比小時(shí)，開(kāi)關(guān)管通過(guò)電流有效值高，變壓器初級(jí)電流有效值大，降低變換器效率，但可改善輸出電容的工作條件，降低發(fā)熱。

如何確定變壓器反射電壓(即占空比)

有網(wǎng)友提到開(kāi)關(guān)電源的反饋環(huán)路的參數(shù)設(shè)置，工作狀態(tài)分析。由于在上學(xué)時(shí)高數(shù)學(xué)的比較差，《自動(dòng)控制原理》差一點(diǎn)就補(bǔ)考了，對(duì)于這一門(mén)現(xiàn)在還感覺(jué)恐懼，到現(xiàn)在也不能完整寫(xiě)出閉環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)，對(duì)于系統(tǒng)零點(diǎn)、極點(diǎn)的概念感覺(jué)很模糊，看波德圖也只是大概看出是發(fā)散還是收斂，所以對(duì)于反饋補(bǔ)償不敢胡言亂語(yǔ)，但有有 一些建議。如果有一些數(shù)學(xué)功底，再有一些學(xué)習(xí)時(shí)間可以再把大學(xué)的課本《自動(dòng)控制原理》找出來(lái)仔細(xì)的消化一下，并結(jié)合實(shí)際的開(kāi)關(guān)電源電路，按工作狀態(tài)進(jìn)行分析。一定會(huì)有所收獲，論壇有一個(gè)帖子《拜師求學(xué)反饋環(huán)路設(shè)計(jì)、調(diào)式》其中CMG回答得很好，我覺(jué)得可以參考。

接著談關(guān)于反激電源的占空比(本人關(guān)注反射電壓，與占空比一致)，占空比還與選擇開(kāi)關(guān)管的耐壓有關(guān)，有一些早期的反激電源使用比較低耐壓開(kāi)關(guān)管，如600V或650V作為交流220V輸入電源的開(kāi)關(guān)管，也許與當(dāng)時(shí)生產(chǎn)工藝有關(guān)，高耐壓管子，不易制造，或者低耐壓管子有更合理的導(dǎo)通損耗及開(kāi)關(guān)特性，像這種線(xiàn)路反射電壓不能太高，否則為使開(kāi)關(guān)管工作在安全范圍內(nèi)，吸收電路損耗的功率也是相當(dāng)可觀(guān)的。 實(shí)踐證明600V管子反射電壓不要大于100V，650V管子反射電壓不要大于120V，把漏感尖峰電壓值鉗位在50V時(shí)管子還有50V的工作余量?，F(xiàn)在 由于MOS管制造工藝水平的提高，一般反激電源都采用700V或750V甚至800-900V的開(kāi)關(guān)管。像這種電路，抗過(guò)壓的能力強(qiáng)一些開(kāi)關(guān)變壓器反射電壓也可以做得比較高一些，最大反射電壓在150V比較合適，能夠獲得較好的綜 合性能。PI公司的TOP芯片推薦為135V采用瞬變電壓抑制二極管鉗位。但他的評(píng)估板一般反射電壓都要低于這個(gè)數(shù)值在110V左右。這兩種類(lèi)型各有優(yōu)缺點(diǎn)：

第一類(lèi)：缺點(diǎn)抗過(guò)壓能力弱，占空比小，變壓器初級(jí)脈沖電流大。優(yōu)點(diǎn)：變壓器漏感小，電磁輻射低，紋波指標(biāo)高，開(kāi)關(guān)管損耗小，轉(zhuǎn)換效率不一定比第二類(lèi)低。

第二類(lèi)：缺點(diǎn)開(kāi)關(guān)管損耗大一些，變壓器漏感大一些，紋波差一些。優(yōu)點(diǎn)：抗過(guò)壓能力強(qiáng)一些，占空比大，變壓器損耗低一些，效率高一些。

反激電源反射電壓還有一個(gè)確定因素

反激電源的反射電壓還與一個(gè)參數(shù)有關(guān)，那就是輸出電壓，輸出電壓越低則變壓器匝數(shù)比越大，變壓器漏感越大，開(kāi)關(guān)管承受電壓越高，有可能擊穿開(kāi)關(guān)管、吸收電路消耗功率越大，有可能使吸收回路功率器件永久失效(特別是采用瞬變電壓抑制二極管的電路)。在設(shè)計(jì)低壓輸出小功率反激電源的優(yōu)化過(guò)程中必須小心處理，其 處理方法有幾個(gè)：

1、 采用大一個(gè)功率等級(jí)的磁芯降低漏感，這樣可提高低壓反激電源的轉(zhuǎn)換效率，降低損耗，減小輸出紋波，提高多路輸出電源的交差調(diào)整率，一般常見(jiàn)于家電用開(kāi)關(guān)電源，如光碟機(jī)、DVB機(jī)頂盒等。

2、如果條件不允許加大磁芯，只能降低反射電壓，減小占空比。降低反射電壓可減小漏感但有可能使電源轉(zhuǎn)換效率降低，這兩者是一個(gè)矛盾，必須要有一個(gè)替代過(guò)程才能找到一個(gè)合適的點(diǎn)，在變壓器替代實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可以檢測(cè)變壓器原邊的反峰電壓，盡量 降低反峰電壓脈沖的寬度，和幅度，可增加變換器的工作安全裕度。一般反射電壓在110V時(shí)比較合適。

3、增強(qiáng)耦合，降低損耗，采用新的技術(shù)，和繞線(xiàn)工藝，變壓器為滿(mǎn)足安全規(guī)范會(huì)在原邊和副邊間采取絕緣措施，如墊絕緣膠帶、加絕緣端空膠帶。這些將影響變壓器漏感性能，現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中可采用初級(jí)繞組包繞次級(jí)的繞法?；蛘叽渭?jí)用三重絕緣線(xiàn)繞制，取消 初次級(jí)間的絕緣物，可以增強(qiáng)耦合，甚至可采用寬銅皮繞制。

文中低壓輸出指小于或等于5V的輸出，像這一類(lèi)小功率電源，本人的經(jīng)驗(yàn)是，功率輸出大于20W輸出可采用正激式，可獲得最佳性?xún)r(jià)比，當(dāng)然這也不是決對(duì)的， 與個(gè)人的習(xí)慣，應(yīng)用的環(huán)境有關(guān)系。

反激電源變壓器磁芯在工作在單向磁化狀態(tài)，所以磁路需要開(kāi)氣隙，類(lèi)似于脈動(dòng)直流電感器。部分磁路通過(guò)空氣縫隙耦合。為什么開(kāi)氣隙的原理本人理解為：由于功率鐵氧體也具有近似于矩形的工作特性曲線(xiàn)(磁滯回線(xiàn))，在工作特性曲線(xiàn)上Y軸表示磁感應(yīng)強(qiáng)度(B)，現(xiàn)在的生產(chǎn)工藝一般飽和點(diǎn)在400mT以上，一般此值 在設(shè)計(jì)中取值應(yīng)該在200-300mT比較合適、X軸表示磁場(chǎng)強(qiáng)度(H)此值與磁化電流強(qiáng)度成比例關(guān)系。磁路開(kāi)氣隙相當(dāng)于把磁體磁滯回線(xiàn)向X軸向傾斜，在同樣的磁感應(yīng)強(qiáng)度下，可承受更大的磁化電流，則相當(dāng)于磁心儲(chǔ)存更多的能量，此能量在開(kāi)關(guān)管截止時(shí)通過(guò)變壓器次級(jí)瀉放到負(fù)載電路，反激電源磁芯開(kāi)氣隙有兩個(gè)作用。其一是傳遞更多能量，其二防止磁芯進(jìn)入飽和狀態(tài)。

反激電源的變壓器工作在單向磁化狀態(tài)，不僅要通過(guò)磁耦合傳遞能量，還擔(dān)負(fù)電壓變換輸入輸出隔離的多重作用。所以氣隙的處理需要非常小心，氣隙太大可使漏感變大，磁滯損耗增加，鐵損、銅損增大，影響電源的整機(jī)性能。氣隙太小有可能使變壓器磁芯飽和，導(dǎo)致電源損壞。

所謂反激電源的連續(xù)與斷續(xù)模式是指變壓器的工作狀態(tài)，在滿(mǎn)載狀態(tài)變壓器工作于能量完全傳遞，或不完全傳遞的工作模式。一般要根據(jù)工作環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)，常規(guī)反激電源應(yīng)該工作在連續(xù)模式，這樣開(kāi)關(guān)管、線(xiàn)路的損耗都比較小，而且可以減輕輸入輸出電容的工作應(yīng)力，但是這也有一些例外。 需要在這里特別指出：由于反激電源的特點(diǎn)也比較適合設(shè)計(jì)成高壓電源，而高壓電源變壓器一般工作在斷續(xù)模式，本人理解為由于高壓電源輸出需要采用高耐壓的整流二極管。由于制造工藝特點(diǎn)，高反壓二極管，反向恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)，速度低，在電流連續(xù)狀態(tài)，二極管是在有正向偏壓時(shí)恢復(fù)，反向恢復(fù)時(shí)的能量損耗非常大，不利于 變換器性能的提高，輕則降低轉(zhuǎn)換效率，整流管?chē)?yán)重發(fā)熱，重則甚至燒毀整流管。由于在斷續(xù)模式下，二極管是在零偏壓情況下反向偏置，損耗可以降到一個(gè)比較低的水平。所以高壓電源工作在斷續(xù)模式，并且工作頻率不能太高。 還有一類(lèi)反激式電源工作在臨界狀態(tài)，一般這類(lèi)電源工作在調(diào)頻模式，或調(diào)頻調(diào)寬雙模式，一些低成本的自激電源(RCC)常采用這種形式，為保證輸出穩(wěn)定，變 壓器工作頻率隨著，輸出電流或輸入電壓而改變，接近滿(mǎn)載時(shí)變壓器始終保持在連續(xù)與斷續(xù)之間，這種電源只適合于小功率輸出，否則電磁兼容特性的處理會(huì)很讓人頭痛。

反激開(kāi)關(guān)電源變壓器應(yīng)工作在連續(xù)模式，那就要求比較大的繞組電感量，當(dāng)然連續(xù)也是有一定程度的，過(guò)分追求絕對(duì)連續(xù)是不現(xiàn)實(shí)的，有可能需要很大的磁芯，非常多的線(xiàn)圈匝數(shù)，同時(shí)伴隨著大的漏感和分布電容，可能得不償失。那么如何確定這個(gè)參數(shù)呢，通過(guò)多次實(shí)踐，及分析同行的設(shè)計(jì)，本人認(rèn)為，在標(biāo)稱(chēng)電壓輸入時(shí)，輸出達(dá)到50%~60%變壓器從斷續(xù)，過(guò)渡到連續(xù)狀態(tài)比較合適?；蛘咴谧罡咻斎腚妷籂顟B(tài)時(shí)，滿(mǎn)載輸出時(shí)，變壓器能夠過(guò)渡到連續(xù)狀態(tài)就可以了。