直流电源的配置限制

2020年2月18日

大自耦变压器提供直流电源

在1940年代,美国海军依赖电传打字机器由“REC-30整流器直流电源进行交流。沿着两英尺宽的开关电源运送100磅,使用了一个巨大的自耦变压器,可以接受多个输入与输出电压400伏的汞蒸气闸流管管。管子是整流器整流和监管120交流电压为直流输出过滤网络的电容和电感器。

直流电源是不平等的

直流电源供应所需的直流输出电压建立各种各样的消费品和工业设备。而直流电源的概念看似简单,两种基本类型的直流电源,线性和切换模式,对这些设备的要求作出回应。而线性电源进行电流、开关电源直流转换为一个开关信号。整流器的开关模式电源产生的直流输出电压。

物理尺寸而言,线性电源通常是更大和更重的。这两种类型的电力供应也不同设计如何解决电磁干扰(EMI),权力处理和监管。虽然线性电源继续工作对于某些应用程序,大多数设备利用开关电源(smp)。切换模式提供矫正和过滤器一个交流输入电压得到直流输出电压。

开关模式电源包括两种类型

大多数smp遵循一个脉宽调制(PWM)方法操作forward-mode或刺激模式。Forward-mode供应一个L-C过滤器的输出创建一个直流输出电压的volt-time平均获得的滤波器的输出。控制volt-time平均的信号开关电源控制器输入的工作周期矩形电压变化。

提高模式供应直接连接一个电感器在电源开关打开时输入电压源。电感电流从零增加同时达到高峰,关掉电源开关。输出整流夹电感器的输出电压和防止电压输出电压超过了供应。当能量存储在电感器的核心通过输出电容器,电感器的切换终端落回到输入电压的水平。

选择组件匹配的电源规格

当供应商提供广泛的被动和主动组件、直流电源需要符合规格的组件需要实现良好的供电稳定。例如,电感需要更高的温度额定值承受工作温度升高引起的smp变压器绕组的电阻。

肖特基二极管、晶体闸流管、场效应管作为桥整流器必须处理和输出峰值电流的供应以及电压的水平下降。此外,电路必须控制MOSFET开关以防止短路电路输入。任何直流电源设计必须结合适当的组件在输出电路,防止反向电压和电流。

保持准确,可靠的香料上述组件的模型是至关重要的任何设计师通过电路的确认和验证工作。利用图书馆的超过34000个准确的组件模型,PSpice软件可以确保你的电路优化可用性和产量在生产。

从布局开始

复杂的技术细节和功能需求与直流电源设计团队的挑战。在任何设计、布局建立了功能和热行为以及EMI电源的要求。一个良好的布局优化供应效率。

一个贫穷的布局问题,介绍了当前水平高和大的输入输出电压之间的差异。其他常见的电源PCB布局较差导致的问题包括监管的损失在高输出电流,过量的噪音在输出和开关波形,电路不稳定。

封闭的PCB电源布局。

当铺设一个smp电源时,PCB设计者必须控制电源开关和输出整流的周长循环和痕迹的长度和宽度。保持小环周长消除循环的可能性做天线低频噪声。更广泛的痕迹还提供额外的电源开关和整流器的散热。

切换监管机构与“上”和“关闭”功率运行状态。每个“上”和“关闭”电源状态导致电源组件进行并创建当前循环。因此,有锐边的大电流脉冲流开关电源电路中可以创建EMI。好的电源布局定义了由电流环的布局。与当前循环进行相同的方向,控制电路夫妇的特定位置的布局。使用这种方法,磁场不能反向沿着位于两著和痕迹产生辐射EMI。

还好PCB设计确保组件的循环和每个电容器有一个相同的对称布局。精炼你的布局以这种方式确保了并联电容器平分当前和加热。并联电容器的使用允许滤波电容器水槽更高水平的纹波电流加热同时最小化组件。

注意电源的痕迹

当使用一个直流电源布局,保持跟踪处理高切换电流短,直接,厚。痕迹的宽度直接影响供电以减少噪音的能力以及电压降。高电流流经循环和遇到跟踪阻力,出现电压降和辐射射频噪声。

使用广泛的痕迹降低噪声传播,因为两个因素。之间存在一个成反比关系,跟踪和电感的宽度。与电感的关系变得重要,因为电感降低循环的频率响应。在较低的频率,循环成为一个更高效的天线。循环唯一的辐射频率较低,更多的噪声能量会释放到环境中。另一个成反比关系之间也存在跟踪宽度和阻力。噪声及其相关的当前旅游任何低电阻路径代产生的地方。

通过分析电压增益范围的角度,通过管理电路的相位角,PSpice软件可以帮助你计划你的适当的跟踪宽度和模拟电路的设计。这是至关重要的,当进入布局,没有适当的跟踪宽度,您的设计可以很容易地短或未能满足电力需求。

工程师通过印刷电路板的测试工作