開(kāi)關(guān)電源的系統設計詳解

　　首先從開(kāi)關(guān)電源的設計及生產(chǎn)工藝開(kāi)始描述吧，先說(shuō)說(shuō)印制板的設計。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。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)應避免與其他電路平行，應避開(kāi)。 Y電容應放置在機殼接地端子或FG連接端。共摸電感應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，以上幾項對開(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靠近輸出端子，可影響電源輸出紋波指標，兩只小容量電容并聯(lián)效果應優(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(cháng)整機壽命，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、電流取樣信號電路，特別是電流控制型電路，處理不好易出現一些想不到的意外，其中有一些技巧，現以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)測電流波形上明顯疊加尖刺，由于干擾限流點(diǎn)比設計值偏低，圖一則沒(méi)有這種現象、還有開(kāi)關(guān)管驅動(dòng)信號電路，開(kāi)關(guān)管驅動(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高直流阻抗電壓驅動(dòng)特性有關(guān)。

　　3843電路例圖

　　下面談一談?dòng)≈瓢宀季€(xiàn)的一些原則。

　　線(xiàn)間距：隨著(zhù)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)足大多數應用場(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)間距設為0.3mm，單面板最小線(xiàn)間距設為0.5mm，焊盤(pán)與焊盤(pán)、焊盤(pán)與過(guò)孔或過(guò)孔與過(guò)孔，最小間距設為0.5mm，可避免在焊接操作過(guò)程中出現“橋接”現象。，這樣大多數制板廠(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)現合理的布線(xiàn)密度及有一個(gè)較經(jīng)濟的成本。

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

　　鑒于有一些相關(guān)標準對線(xiàn)間距有較明確的規定，則要嚴格按照標準執行，如交流入口端至熔斷器端連線(xiàn)。某些電源對體積要求很高，如模塊電源。一般變壓器輸入側線(xiàn)間距為1mm實(shí)踐證明是可行的。對交流輸入，（隔離）直流輸出的電源產(chǎn)品，比較嚴格的規定為安全間距要大于等于6mm，當然這由相關(guān)的標準及執行方法確定。一般安全間距可由反饋光耦兩側距離作為參考，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，輸出側走線(xiàn)或器件距外殼或散熱器間距要大于2mm，或嚴格按照安全規范執行。

　　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)作為保護放電間隙，常見(jiàn)于電視機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)路板于金屬機殼間，這種材料有機械強度高，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用。在元件和周?chē)鷮w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。

　　下面談一談?dòng)≈瓢邈~皮走線(xiàn)的一些事項：

　　走線(xiàn)電流密度：現在多數電子線(xiàn)路采用絕緣板縛銅構成。常用線(xiàn)路板銅皮厚度為35μm，走線(xiàn)可按照1A/mm經(jīng)驗值取電流密度值，具體計算可參見(jiàn)教科書(shū)。為保證走線(xiàn)機械強度原則線(xiàn)寬應大于或等于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。

　　補充一點(diǎn)，現常用線(xiàn)路板設計工具軟件一般都有設計規范項，如線(xiàn)寬、線(xiàn)間距，旱盤(pán)過(guò)孔尺寸等參數都可以進(jìn)行設定。在設計線(xiàn)路板時(shí)，設計軟件可自動(dòng)按照規范執行，可節省許多時(shí)間，減少部分工作量，降低出錯率。

　　一般對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)足大多數應用場(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，在設計，及生產(chǎn)工藝上采取一些措施亦可確保其性能。

　　今天談?wù)剢蚊嬗≈瓢逶O計的一些體會(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)路中得到廣泛應用，由于其只有一面縛銅，器件的電器連接，機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械結構性能，單面板焊盤(pán)應稍微大一些，以確保銅皮和基板的良好縛著(zhù)力，而不至于受到震動(dòng)時(shí)銅皮剝離、斷脫。一般焊環(huán)寬度應大于 0.3mm。焊盤(pán)孔直徑應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)應盡量寬，原則寬度應大于焊盤(pán)直徑，特殊情況應在連線(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)寬應大于0.5mm。

　　單面板上元器件應緊貼線(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焊盤(pán)與管腳連接處造成的影響，增強焊接的牢固性。線(xiàn)路板上重量較大的部件可增加支撐連接點(diǎn)，可加強與線(xiàn)路板間連接強度，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(cháng)一些，其優(yōu)點(diǎn)是可增加焊接部位的強度，加大焊接面積、有虛焊現象可即時(shí)發(fā)現。引腳長(cháng)剪腿時(shí)，焊接部位受力較小。在臺灣、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計中的一些事項，在一些要求比較高，或走線(xiàn)密度比較大的應用環(huán)境中采用雙面印制板，其性能及各方面指標要比單面板好很多。

　　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，因為在焊接過(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)設置成需要走線(xiàn)的形狀，要注意把焊盤(pán)孔設置為零。

　　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)。一般可采用細長(cháng)條鍍錫寬度