解析開關電源的EMI和散熱
2020-12-18 電子發燒友解析開關電源的EMI和散熱
民熔電氣小課堂 發表於 2020-12-16 16:44:52
開關電源，又稱交換式電源、開關變換器，是一種高頻化電能轉換裝置，是電源供應器的一種。民熔開關電源利用的切換電晶體多半是在全開模式及全閉模式之間切換，這兩個模式都有低耗散的特點，切換之間的轉換會有較高的耗散，但時間很短，所以民熔開關電源比較節省能源，產生廢熱較少。民熔開關電源的高轉換效率是其一大優點，而民熔開關電源工作頻率高，也可以使用小尺寸、輕重量的變壓器，民熔開關電源重量也會比較輕。民熔開關電源產品廣泛應用於工業自動化控制、軍工設備、科研設備、LED照明等領域。
開關電源的布局影響著其整體的性能，EMI與散熱又是其重要的兩塊內容。小課堂下面就來分享相關的例子。不少開關電源的EMI與散熱做的都是很好的，下方的開關電源就是其中突出的代表。
一、EMI要求
1、一次迴路與二次迴路分開布置。
2、交流電路、功率因數校正電路、PWM電路、整流電路、濾波電路，四個迴路的面積越小越好：
（1）每個電路中的功率元件儘可能接近。（2） 電源線（兩條交叉線之間，主線和地線之間）相互靠近。
3、控制IC應儘可能靠近受控MOS電晶體。
4、控制IC周圍的元器件應儘量靠近IC，尤其是與IC直接相連的元器件，如RT、CT電阻、電容等，校正網絡電阻電容應布置在IC對應的引腳附近。從RT、CT到引腳的線路應儘可能短。
5、PFC和PWM電路應在單點接地。IC外圍元件的接地應先接至IC地，再接至MOS的S極，再由S極引至PFC電容器的負極。
6、反饋線應儘可能遠離幹擾源的引線（如PFC電感器、PFC二極體引線、MOS電晶體），且不應與它們平行。
7、數字地與仿真地應分開，地線間距應滿足一定要求。
8、偏置繞組的回流線應直接連接到PFC電容器的負極。
9、功率線應短而寬，以減少損耗，提高響應頻率，減小接收幹擾的頻譜範圍。
10、在X電容、PFC電容引腳附近，銅條要收窄，以便充分利用電容濾波。
11、輸出濾波電容必要時可用兩個小電容並聯以減少ESR。
12、pfcmos和D，pwmmos散熱片必須接一次地，以減少共模幹擾。
13、交流電路應遠離PFC和PWM電路，以減少後者的幹擾。
14、雙層PCB的上層應儘量採用寬線，地線應儘量布置在上層。
15、多層PCB應用一層作為地線、一層作為電源線，以充分利用層間電容去耦，減小幹擾。
16、變壓器二次側的散熱片和外屏蔽應與二次地連接。
17、變壓器的一次接地和二次側接地之間或直流正極與二次側接地之間應連接電容器，為共模幹擾提供放電捷徑。
18、變壓器的內屏蔽層應與一次側的直流正極相連，以抑制二次側的共模幹擾。
二、散熱要求
1、PCB的總體布局應充分考慮PCB的安裝姿態和位置。在自然散熱的情況下，PCB板垂直放置時，發熱量大的電感和變壓器應儘量放在頂部，以避免加熱其他熱敏元件；如果PCB板水平放置，則熱敏元件，如小卡、MOS管等，應遠離電感器和變壓器。
2、散熱片的選擇應考慮熱流方向，有利於空氣對流；自然散熱時， 齒應向上；在強迫通風時，齒要順著風向。
3、變壓器、電感器、整流器和其他高熱部件應放置在出氣口或邊緣，以便將熱量直接帶到機殼外部。
4、散熱片齒的方向最好順風，以利於對流。
5、如有必要，PCB應在組件下方或附近穿孔，以便於散熱。
6、熱敏元件如電解電容器、集成電路等應遠離熱源。
7、變壓器、PFC電感器、濾波電感器等溫度較高的部件，不能靠得太近，以免燙傷。使溫度敏感部件遠離這些部件。
上面就是小課堂今天分享的，關於開關電源布局的EMI與散熱要求解析。在民熔小課堂的分享之後，大家應該都有一定的深入了解。
責編AJX
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