辐射整改 1、PCB的走线按照布线规则来做即可。当PCB有空间的时候可以放2个Y电容的位置:初级大电容的 到次级地;初级大电容-到次级地,整改辐射的时候可以调整。 2、对于2芯输入的,Y电容除了上述接法还可以在L,N输入端,保险丝之后接成Y型,再接次级的地,3芯输入时,Y电容可以从输入输出地接到输入大地来测试。 3、磁珠在辐射中间很重要,以前用过的材料是K5A,K5C,磁珠的阻抗曲线与磁芯大小和尺寸有关。如图所示,不同的磁珠对不同的频率阻抗曲线不同。但是都是把高频杂波损耗掉,成了热量(30MHz-500MHz)。一般MOSFET,输出二极管,RCD吸收的D,桥堆,Y电容都可以套磁珠来做测试。 4、输入共模电感:如果是2级滤波,第一级的滤波电感可以考虑用0.5-5mH左右的感量,蝶形绕法,5K-10K材质绕制,第一级对辐射压制效果好。如果是3芯输入,可以在输入端进线处用三层绝缘线在K5A等同材质绕3-10圈,效果巨好。 5、输出共模电感,一般采用高导磁芯5K-10K的材料,特殊情况辐射搞不定也可以改为K5A等同材质。 6、MOSFET,漏极上串入磁珠,输入电阻加大,DS直接并联22-220pF高压瓷片电容可以改善辐射能量,也可以换不同电流值的MOS,或者不同品牌的MOSFET测试。 7、输出二极管,二极管上套磁珠可以改善辐射能量。二极管上的RC吸收也对辐射有影响。也可以换不同电流值来测试,或者更换品牌。8、RCD吸收,C更改容量,R改阻值,D可以用FR107,FR207改为慢管,但是需要注意慢管的温度。RCD里面的C可以串小阻值电阻。 9、VCC的绕组上也有二极管,这个二极管也对辐射影响大,一般采取套磁珠,或者将二极管改为1N4007或者其他的慢管。 10、最关键的变压器。能少加屏蔽就少加屏蔽,没办法的情况也只能改变压器了。变压器里面的铜箔屏蔽对辐射影响大,线屏蔽是最有效果的。一般改不动的时候才去改变压器。 11、辐射整改时的效率。套满磁珠的电源先做测试,PASS的情况,再逐个剪掉磁珠。 fail的情况,在输入输出端来套磁环,判断辐射信号是从输入还是输出发射出来的。 套了磁环还是fail的话,证明辐射能量是从板子上出来的。这个时候要找实验室的兄弟搞个探头来测试,看看是哪个元器件辐射的能量最大,哪个原件在超出限值的频率点能量最高,再对对应的元件整改。 辐射的现象可以看成是功率器件在高速开关情况下,寄生参数引起的振荡在不同的天线上发射出去,被天线接收放大了显示出来,避免振荡信号出去就要避免高频振荡,改变振荡频率或者把高频振荡吸收掉,损耗掉,以至于显示出来值的时候不超标。 磁珠的运用有个需要注意的地方,套住MOSFET的时候,MOSFET最好是要打K脚,套入磁珠后点胶固定,如果磁珠松动,可能导电引起MOSFET短路。有空间的情况下尽量采用带线磁珠。
九、生产工艺
传导辐射整改完成后,PCB可以定型了,最好按照生产的工艺要求来做改善,更新一版PCB,避免生产时碰到问题。 1、验证电源的时刻到了,客户要求,规格书。电源样品拿给测试验证组做测试验证了。之前问题都解决了的话,验证组是没问题的,到时间拿报告就可以了。 2、准备小批量试产,走流程,准备物料,整理BOM与提供样机给生产部同事。 3、准备做认证的材料(保险丝,MOSFET等元器件)与样机以及做认证的关键元器件清单等文档性材料。关键元器件清单里面的元件一般写3个以上的供应商。认证号一定要对准,错了的话,后续审厂会有不必要的麻烦。剩下的都是一些基本的沟通问题了。 做认证时碰到过做认证的时候温升超标了的,只能加导热胶导出去。或者提高效率,把传导与辐射的余量放小。这种问题一般是自己做测试时余量留得太少,很难碰到的。 4、一般认证2个月左右能拿到的。2个月的时间足够把试产做好了。 5、试产问题:基本上都是要改大焊盘,插件的孔大小更改,丝印位置的更改等。 6、试产的测试按IPS和产线测试的规章制度完成。 碰到过裸板耐压打不过的,原因竟然是把裸板放在绿色的静电皮上操作;也有是麦拉片折痕处贴的胶带磨损了。 7、输入有大电容的电源,需要要求测试的工序里面增加一条,测试完毕给大电容放电的一个操作流程。 8、试产完成后开个试产总结会,试产PASS,PCB可以开模了。量产基本上是不会找到研发工程师了,顶多就是替代料的事宜。 9、做完一个产品,给自己写点总结什么的,其中的经验教训,或者是有点失败的地方,或者是不同IC的特点。项目做多了,自然就会了。 整个开发过程中都是一个团队的协作,所以很厉害的工程师,沟通能力也是很强的,研发一个产品要跟很多部门打交道,技术类的书要看,技术问题也要探讨,同时沟通与礼仪方面的知识也要学习,有这些前提条件,开发起来也就容易多了。
十、总结
一个项目做完,接着做下一个,一个接着一个,一不小心就做了好几年了。 就会开始迷茫了,开始会胡思乱想,什么时候是个头啊,什么的,想去探索着做自己没有做过的,以及新技术的应用等。同时也会发现刚入门2年3年的弟兄处理问题也不比自己差,又发现做的类似的项目越来越容易了,凭经验值可以得出什么样的电源用什么芯片方案,磁性器件,开关元器件等,成本什么的都可以了解到了,不同品牌的元器件的差异性,怎么去降成本,增加利润什么的。或者有开始转行,做业务,做管理,开始自己创业的想法等。 迷茫过后,在我当时看来,这些技术的问题才刚刚开始,就像美剧一样,第一季往往只是个序幕。 电容:有几个特性是需要注意的,做0-40℃的产品可能都还很顺利,但是做到-40℃—60℃的产品时就出问题了,起机不正常,跳了几次后才起来,LED 电源最明显,输出带载抖动,PFC的MOSFET低温炸了,或者反激的MOSFET炸了。这个就是电容低温时的特性导致的。电解电容在低温时ESR很大,容量很小,可以看成1个NTC与一个小电容串联,起机的前几个周期,电容峰值电压高,储能不够,无法满载起机,这种情况要加大电容容量,或者换更好的系列的电容。如输出抖动之类的情况基本就是反馈环路上的电容容值太临界,低温时容量的差异导致环路不稳定,热机后问题就没有重复出现了。对于电容的材质、温度特性、以及datasheet里面图表和参数多少都必须要有了解,并且能用理论与自身经验来证明设计是对的。与电容在电路里面不同的作用必须弄清楚,才能选对电容。电容的寿命也是需要关注的,瓷片电容,陶瓷电容虽然比电解电容寿命长,但是都是有寿命的,相关的问题都可以查找资料来参考。 一般电容的datasheet找自己的供应商去要就好了,有看不懂的地方一般能查找资料查出来的。有时候供应商会来公司培训什么的,可以找供应商问清楚一些曲线是如何测试,为什么测试电容的时候不同的容值范围需要用不同的频率和电压测试,等问题。不同厂商给出的电容规格书参数是有区别的,做替换的时候一定要看清楚,要不产线出了状况就来不及了。 二极管 这个里面分类很多,必须搞清楚二极管的工作原理。模拟电路的书里面讲的比较抽象,还是需要看看半导体工艺,半导体制造,等其他的书来做个了解,二极管的 datasheet里面有很多参数与曲线,看不懂的情况直接网上搜索相关内容,学校里面学的对于工程应用来讲还是太过于简单。学校只教了这个东西怎么工作,但是怎么选型,选肖特基,超快恢复,还是普通整流的还是其他类型都没有讲。选型也需要做大量的前期工作,最简单的还是经验值。在加班自学阶段,自己做实验来验证二极管参数,二极管datasheet里面的很多参数可以自己用些方法测试出来,网上一般能找到。做二极管的实验测试正向电压电流功率,找到二极管的热阻,再来推算散热片的尺寸对温度影响等,接下来散热设计就可以开始从这里入门了。 三极管,MOSFET,IGBT 二极管弄明白了后,再来看三极管,MOSFET,IGBT就比较容易理解了。那么多的概念性的东西,还有一大堆的计算,公式等等,都复杂得很。从简单的来讲,开关电源就是让这些开关器件工作在饱和区,按照这些元器件的设计要求来做,其他的情况碰到了再去学习就可以了。这些元器件,用多了,慢慢的公式也就容易理解了,之后再看看不同的厂家的元器件的培训资料,选型方案等等。
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电感,变压器这些设计根据经验总结出来,一般ΔB值,占空比,温升基本计算就可以了。至于采用什么磁芯,可以找供应商来推荐的,也可以自己用公式计算出来,一般书上的公式需要自己验证一下,对于有出入的地方做相应的调整。比如书上的变压器计算一般不包括屏蔽,线损什么的,自己做计算的时候需要把这些考虑进去。变压器的绕线可以参考图片。(书籍《精通开关电源设计》第266页) 采用棒形电感,工字型电感的设计功率建议小于20W,功率大的采用环形电感设计。 当实际应用与元器件的特性基本掌握的时候,可以开始下一个阶段的学习了。 学习不同公司的应用文档,电源的书里面的计算公式,以及自己设计时抓到的波形来分析,来对应这些公式做计算,做优化,做出一套适合自己思维模式的计算书。 比如桥堆的计算书对应不同的输出特性要求,以及之前做项目的经验,可以得出桥堆的峰值电流能到多少A能过1kV雷击或者2kV雷击。多大的封装在密封环境或者open的环境的温升数值,散热片尺寸。 计算书采用MATHCAD的就能满足一般要求,每次做个设计都可以更新里面的参数与系数值为后续的设计提供方便。有了计算书,之前的经验就相当于一个总结了,这个时候对应自己的计算书再来看电源设计书里面的公式,基本上就能看懂了。自己也会比较容易的开始推导这些公式了。