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PCB布局该这么做!150W明纬电源拆解学习

时间:2017-02-23 来源:明纬meanwell浏览次数:133

学习电源设计的朋友们对台湾明纬的LED电源一定不陌生,它的设计思路和电源制造工艺及EMC设计整改策略都让人受益匪浅。今天就带来网友的一款明纬的150W LED驱动电源拆解,顺便分享一下网友总结的PCB布局的一些经验,学完这款电源,相信对工程师们独立设计出有自己特色的电源产品一定会有所帮助。

今天打算牺牲些人民币,开始准备为大家拆解一款台湾明纬的150W LED驱动电源,主要目的是让大家一起探讨一下大功率LED驱动电源以及LLC电源的原理与设计。

该电源技术参数如下:输入:AC100-260V,47~63Hz,PF〉0.95@220V,full load;输出:DC43-53V可调,1.9-3.2A可调,最高效率大于0.93,IP65 ,已过CE认证等。

该电源很结实,花了一天时间,总算把灌封胶拆开,用的是灰黑色软性电子硅胶,灌满外壳容积的90%,有经抽真空处理,完全灌满整个电路板无气泡,拓扑结构是PFC+LLC结构。先上一张图。 

PFC部分使用安森美的NCP1608控制芯片,LLC部分使用集成变压器设计,控制部分使用ST的L6599,恒流恒压部分使用LM224运放设计。
附件是电参量测试报告,使用的仪器是:电子负载:艾德克斯IT8700系列,AC source:远方TPS-500B,功率计:远方PF9811 。

这个电源规格书标的效率最高可达0.94,实际上测出来只有0.93,因为测试方法和仪器误差问题,不好说有没有虚标效率。关于效率问题,不用纠结太多,别人做得好的地方应该要接纳,不能一味的否定。我手头还有一个茂琐的150w电源,标称效率最大0.92,工作时外壳很烫手,实测效率最大只有0.88。

LLC的mos管使用st的13NM60N,TO-220 塑封。接下来跟大家讨论一下开关电源PCB元件布局问题,好的布局应该有利于散热,有利于EMC,有利于生产,有利于稳定性。布局需要注意的事项有很多方面,但有时候需要综合考虑和折中考虑,不可能面面俱到。

PCB布局需要注意的有以下方面:

1:流过大电流的电解电容需要并联使用是,应该尽量使用相同规格电容,要相互靠近,不宜分开。并联的电容需要均流,所以要保持相同的阻抗,不同电容阻抗不一样,总阻抗还跟pcb走线长度,温度环境相关,分开使用后很难保证这两方面参数保持一致。

2:电解电容和薄膜电容(包括安规电容)等温度特性不怎么好,持续高温情况下会影响稳定性跟寿命,这类电容自身一般不怎么发热,但是如果贴近或靠近发热量大的元件,如功率电感,变压器,功率MOS,桥堆,功率二极管,大功率电阻等将严重影响稳定性和寿命。

3:大功率电阻有条件的话最好竖起来放增加空气对流,如要横放,千万不要让电阻管体贴着pcb,这样会影响电阻散热还可能会烤黄pcb板材。

4:可调电阻等微调元件不要贴近或靠近发热量大的元件(如功率变压器),一方面因为温度会电阻的阻值和寿命,进而影响可调电路部分精确度,另一方面可调电阻等一般带有机械部分和塑料部分,这些都是不能耐高温的,容易老化损害。

5:工作在低温场合的pcb,特别是面积比较大的时候,必须要在板材无各处尽量均匀的打洞和割槽,不然经过强烈热胀冷缩之后,pcb会变形甚至铜箔翘起。

6:光耦和控制IC不宜放在变压器磁芯结合处切线正下方(卧式变压器尤为严重),因为这个地方散磁通和漏磁通很大,影响到光耦所在的反馈回路,容易使电源不稳定。

7:贴片电容很容易在生产过程中被压坏,所以pcb的贴片面尽量贴一下比最高贴片电容要高一点的贴片元件,这是为了保护贴片电容。

8:插件面尽量让散热器高度略高于最高的电解电容和磁性元件,并使pcb插件面朝下,贴片面朝上的方式摆放时保持平衡,这样有利于在生产中保护磁芯不被碰裂,电解电容不被挤扁,并有利于调试和维修焊接。

9:保修管也有寿命,温度越高,内部金属丝蒸发越快,寿命越短,所以保险管也不应靠近发热量大的元件上,尽量避免用低端的玻璃保险管,如果要用,必须用热缩管套住管体。

10:相近的两个磁性元件应该让磁路方向相互垂直的方向放置。

明纬这个板子在以上10个方面都基本注意得很好,除了pfc部分的cbb电容靠近桥堆的散热器这一点没做到。

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