《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁 > 電源技術(shù) > 業(yè)界動態(tài) > 電源可靠性的設(shè)計

電源可靠性的設(shè)計

2016-05-25
來源:ZLG致遠(yuǎn)電子

  生活當(dāng)中我們經(jīng)常會遇到電源壞掉的問題,,比如手機(jī)適配器PC電源以及一些小家電的電源,。當(dāng)我們遇到這些問題時總是感嘆電源的不可靠,,那么我們怎樣才能設(shè)計出穩(wěn)定可靠電源呢,?下面就讓我們一起來總結(jié)一下那些影響電源可靠性的因素。

  1,、電壓應(yīng)力

  電源電壓應(yīng)力是保證電源可靠性的一個重要指標(biāo),。在電源中有許多器件都有規(guī)定最大耐壓值,比如:場效應(yīng)管的Vds和Vgs,、二極管的反向耐壓,、IC的最大VCC電壓以及輸入輸出電容的最大耐壓。所以我們設(shè)計時必須要考慮到器件要承受的最大電壓,。再根據(jù)電壓選擇適當(dāng)器件,,最后再進(jìn)行實際測試加以驗證。但在測試時我們必須測試電源所有工作狀態(tài)的電壓應(yīng)力,,以確保在最惡劣的工作狀態(tài)下也能留出約10%的安全裕量,。

  2,、電流應(yīng)力

  電源電流應(yīng)力往往與熱應(yīng)力密切相關(guān),,比如二極管SK54最大平均電流為5A,,但是它是在滿足熱應(yīng)力降額前提下的極限參數(shù),。所以我們選擇器件時必須要同時滿足器件的電流應(yīng)力與熱應(yīng)力,;在滿足器件熱應(yīng)力的前提下,,選擇合適額定電流值的器件方可保證電源可靠性要求,。

  3,、反饋環(huán)路

  反饋環(huán)路是電源的重要組成部分,,我們設(shè)計電源時必須要保證反饋環(huán)路的穩(wěn)定,。所以我們設(shè)計環(huán)路參數(shù)時需要保持一定裕度,;比如增益裕度一般保持在20db左右,,相位裕度保持在45度左右,穿越頻率一般設(shè)置在開關(guān)頻率的1/6,。再實際測試加以驗證環(huán)路的穩(wěn)定性,。

  4、磁性元件的磁飽和

  我們在設(shè)計反激變壓器以及一些儲能電感時,,設(shè)定最大磁通量Bm尤為關(guān)鍵,。由于電源起機(jī)和短路保護(hù)時最大磁通量Bm大于穩(wěn)態(tài)工作時的Bm,所以我設(shè)定變壓器的Bm時需要預(yù)留足夠的裕度,。如圖 1所示,,磁芯溫度為100℃曲線可知Bm=0.35T時磁芯接近飽和,所以出于對電源起機(jī),、輸出過流和短路等極限情況考慮,,鐵氧體P4材質(zhì)的變壓器的穩(wěn)態(tài)Bm一般小于0.25T。

1.png

  圖 1

  5,、PWM的死區(qū)時間

  對于半橋,、全橋和LLC諧振等一些H橋或半H橋的拓?fù)潆娫?,PWM的死區(qū)時間設(shè)定對電源可靠性至關(guān)重要。實際上設(shè)定死區(qū)時間實則為了避免上,、下管直通從而導(dǎo)致電源炸機(jī),,也就是說設(shè)定一段上、下管同時關(guān)斷的時間,,在上管關(guān)斷后延遲一段時間再導(dǎo)通下管或在下管關(guān)斷后延遲一段時間再導(dǎo)通上管,,如圖 2所示td即為死區(qū)時間。

2.png

  圖 2

  6,、電源的軟啟動

  電源的軟啟動對降低場效應(yīng)管和輸出二極管的尖峰電壓和尖峰電流有很大幫助,,從而降低了其電壓應(yīng)力和電流應(yīng)力。但是對于LLC諧振電源來說,,軟啟動對電源起機(jī)的可靠性非常關(guān)鍵,;因為LLC電源的IC是通過高頻掃描的方式啟動的。如圖 3所示在IC啟動時驅(qū)動PWM頻率會從設(shè)定的最高頻率開始慢慢恢復(fù)正常頻率,,恢復(fù)時間也就是軟啟動時間,。在此期間電源工作在不穩(wěn)定狀態(tài),軟啟動時間越長,,啟動越安全,;但軟啟動時間過長也會對電源帶容性負(fù)載能力和起機(jī)時間造成影響。

3.png

  圖 3

  7,、保護(hù)電路

  要確保電源可靠性除了做好以上六點(diǎn)以外,,相應(yīng)的保護(hù)電路也是不可或缺。保護(hù)電路具體有輸入欠壓保護(hù),、輸入過壓保護(hù),、輸出過流保護(hù)、輸出短路保護(hù)和輸出過壓保護(hù)等等,。為避免輸入電壓過低時電源出現(xiàn)非正常工作的現(xiàn)象,,電源需添加輸入欠壓保護(hù);為避免輸入電壓過高,,從而期間電壓應(yīng)力超標(biāo),,電源需添加輸入過壓保護(hù);為避免輸出過流和短路從而導(dǎo)致器件過熱,、磁飽和等現(xiàn)象,,電源需添加過流保護(hù)和短路保護(hù);為避免電源出現(xiàn)輸出電壓過高導(dǎo)致電源負(fù)載端損壞,,電源需添加輸出過壓保護(hù),。

  影響電源可靠性因素有很多,本文只談到了其中一部分,,比如還有EMC,、安規(guī)和過熱保護(hù)等都是影響電源可靠的關(guān)鍵的因素,。我們設(shè)計電源可能不會太難,但要想設(shè)計出穩(wěn)定可靠的電源絕不會太容易,,設(shè)計時我們只有考慮所有可靠性因素并實際加以驗證,,我們電源才算是穩(wěn)定可靠的電源。


本站內(nèi)容除特別聲明的原創(chuàng)文章之外,,轉(zhuǎn)載內(nèi)容只為傳遞更多信息,,并不代表本網(wǎng)站贊同其觀點(diǎn)。轉(zhuǎn)載的所有的文章,、圖片,、音/視頻文件等資料的版權(quán)歸版權(quán)所有權(quán)人所有。本站采用的非本站原創(chuàng)文章及圖片等內(nèi)容無法一一聯(lián)系確認(rèn)版權(quán)者,。如涉及作品內(nèi)容,、版權(quán)和其它問題,請及時通過電子郵件或電話通知我們,,以便迅速采取適當(dāng)措施,,避免給雙方造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。聯(lián)系電話:010-82306118,;郵箱:[email protected],。