點擊上方名片關注了解更多
大家好,今天給大家分享一份實用的技術文檔——《輔助電源設計規范》。這份文檔來自艾默生網絡能源有限公司,其中很多設計原則、電路方案和調試方法至今仍然非常有用。如果你是做電源設計的,或者你對開關電源有點興趣,那這篇文章應該能幫到你。
文末附26頁完整版PDF文檔獲取方式。

下面咱們介紹一下這份文檔大概講了哪些內容,包括:輔助電源是啥、它要滿足哪些指標、常用的電路方案、關鍵器件怎么選、電路怎么設計,以及一些實際項目中踩過的“坑”。
011
簡單來說,輔助電源就是給設備內部其它電路供電的小電源。比如在一個電源模塊里,主電路負責輸出大功率,而輔助電源則負責給控制芯片、驅動電路、監控電路等供電。它的輸出功率一般不大,通常在30W以下,但要求輸入電壓范圍寬,還要滿足安規和EMC等要求。
必須要有的指標包括:
輸入電壓范圍,輸出電壓和波動范圍,工作溫度和存儲溫度,紋波與噪聲,負載調整率,開機過沖,輸出功率和電流,安規和EMC要求。
可選指標(不強制):溫度系數、動態響應、效率、絕緣電阻等。
特別提醒:輔助電源的可靠性要高于主電路,因為它一旦掛了,整個系統就可能“癱瘓”。

你可能聽過正激變換器或者從主變壓器取電的方案,但在一次電源中,反激變換器是首選。它的基本工作原理是:
開關管導通時,電能變成磁能儲存在變壓器里;開關管關斷時,磁能再變成電能傳給負載。
這種方式特別適合小功率、多路輸出的場景。控制方式上,常用的是峰值電流型PWM控制,也就是用電流信號和電壓誤差信號比較,來控制開關管的通斷。
反激電源的核心是控制芯片。文檔里重點介紹了UC384X系列,比如UC3842/3/4/5。

它們的主要區別在于啟動電壓和最大占空比:

注意:不同廠家、不同后綴的芯片參數可能有差異,選型時要仔細看手冊。
021
啟動電路是輔助電源的“點火系統”。文檔里強調:必須能在最惡劣條件下正常啟動,包括低溫、低壓、滿載等。
如下是文檔中的一個推薦電路,具體原理可查看文檔。

采樣方式有兩種:電阻采樣和電流互感器采樣。如果采樣電阻功耗超過0.5W,建議用電流互感器。

采樣電阻的取值要保證正常工作時不會觸發限流,而且要留至少20%的余量。
變壓器是反激電源非常重要的知識點,也是難點。設計時要注意:
線徑盡量細,推薦0.1mm多股線或0.21mm單線;
磁通密度Bmax一般要小于0.2T;
氣隙會導致電感量有10%的誤差,設計時要考慮進去;
盡量用公司已有的磁芯和骨架,降低成本。

MOS管是開關核心,選型要滿足電流、電壓、結溫的降額要求。驅動電阻一般用10Ω左右,太大了效率低,太小了容易振蕩。
開關管和整流二極管上常常要加吸收電路,用來抑制電壓尖峰。常用的有RCD吸收、RC吸收等。文檔里提醒:吸收電路要以最小功耗達到最好效果。

環路穩定性是電源設計的重點內容。如果是非隔離控制,一般在芯片的COMP和VFB之間加RC補償就行;

如果是隔離控制,常用光耦+431基準來反饋,光耦前后都可能要加補償電路。

輔助電源一般靠原邊限流實現短路保護,不需要額外電路。短路時,芯片供電電壓降低,進入“打嗝模式”——不斷重啟,直到短路解除。
監控電源常用保險絲;
整流模塊常用串聯電阻,電阻要能在MOS短路時自己先燒斷,保護PCB。

安規是硬性要求,包括:
PCB上的安全間距;
光耦、保險絲、電解電容等要選安規認證的;
變壓器、光耦、開關管短路時,不能起火或爆炸。
文檔里還提到了兩種安規保護方法:輸出鉗位(TVS) 和 提高電容耐壓+限制占空比。
輔助電源也需要滿足整機的EMC要求。

輸入EMI濾波要加在監控電源前端;
輸出端如果接外部設備,要加TVS防浪涌;
開關管附近要加Y電容(1000pF~4700pF)接地,抑制輻射。
文檔里總結了7個經典問題,我挑幾個說說:
H1412M1串聯電阻損壞:原因是并聯的電容太大,導致電阻在諧波或雷擊時容易壞;

PSM-A9啟動失敗:芯片關斷電壓臨界,供電電壓設計得太接近極限;
H6412Z芯片損壞:用了CMOS型的UCC38C43,抗干擾差,換成3843B解決;
HD4850風扇電源電容壞:電感太小,紋波電流大,電容扛不住。
這些案例告訴我們:器件選型、啟動設計、濾波電路、散熱設計,一個都不能馬虎。
031
關注公眾號:硬件筆記本,并在公眾號里發送對應的下載關鍵字獲取下載鏈接
在公眾號里給王工發消息:

加群/投稿/招聘/推廣/宣傳/技術咨詢 請加微信:woniu26a

注:本資源僅供學習交流,請勿用于商業用途。