资深工程师：64个开关电源设计必须掌握的技巧（二）

由 cathy 提交于周一, 25 二月 2019 - 10:25

38.变压器铜箔屏蔽主要针对传导，线屏蔽主要针对辐射，当传导非常好的时候，有可能你的辐射会差，这个时候把变压器的铜箔屏蔽改成线屏蔽，尽量压低30M下降的位置，这样整改辐射会快很多。

EMI整改技巧之一

39.测试辐射的时候，多带点不同品牌的MOS、肖特基。有的时候只差2、3dB的时候换一个不同品牌会有惊喜。

EMI整改技巧之二

40.VCC上的整流二极管，这个对辐射影响也是很大的。

一个惨痛案例，一款过了EMI的产品，余量都有4dB以上，量产很多次了，其中有一次量产抽检EMI发现辐射超1dB左右，不良率有50%，经过层层排查、一个个元件对换。最终发现是VCC上的整流二极管引发的问题，更换之前的管子（留低样品），余量有4dB。对不良管子分析，发现管子内部供应商做了镜像处理。

41.一个冷知识，如何测量PCB的铜箔厚度？

方法：在PCB板上找一条光滑且长的线条，测量其长度L，再测宽度W，再用DC源加1A电流在其两端测得压降U

依据电阻率公式得出以下公式：

例：取一段PCB铜箔，长度L为40mm，宽度为10mm，其通过1A电流两端压降为0.005V，求该段铜箔厚度为多少um？

42.一款36W适配器的EMI整改案例，输出12V/3A，多图对比，整改花费时间3周。

变压器绕法一：Np1→VCC→Ns1→Ns2→铜屏蔽0.9Ts→Np2

PCB关键布局：Y电容地→大电容地，变压器地→Vcc电容→大电容地

注：变压器所有出线没有交叉

图一所示可以看到，130-200M处情况并不乐观；

130-200M主要原因在于PCB布局问题和二次侧的肖特基回路，改其它地方作用不大，肖特基套磁珠可以完全压下来，图忘记保存了。

为了节约成本，公司并不让我这样做，因为套磁珠影响了成本，当即NG掉此PCB布局，采用图一a方式PCB关键布局走线。

变压器绕法不变：Np1→VCC→Ns1→Ns2→铜屏蔽0.9Ts→Np2

PCB关键布局：Y电容地→变压器地→大电容地

注：变压器内部的初级出线及次级出线有交叉

图一a可以看出，改变PCB布局后130M-200M已经完全被衰减，但是30-130M没有图一效果好，可能变压器出线无交叉好一些。仔细观察，此IC具有抖频功能，传导部分频段削掉了一些尖峰；

图一b可以看到，输入电压在230Vac测试时，65M和83M位置有点顶线（红色线）

原边吸收电容由471P加大到102P，65M位置压下来一点，后面还是有点高，如图一b-1所示；

变压器屏蔽改成线屏蔽（0.2*1*30Ts）,后面完全衰减，如图一b-2；

115Vac输入测试，后面150M又超了，发克！高压好了低压又不行，恼火啊！看来这招不行；

变压器屏蔽还是换成铜箔屏蔽（圈数由0.9Ts改成1.3Ts），效果不错，如图一b-4所示。

115Vac输入测试，测试通过。

结论：

一：变压器出线需做到不交叉；

二：Y电容回路走线越短越好先经过变压器地再回到大电容地，不与其它信号线交叉；

43.一款48W（36V/1.33A）整改EMI案例，仅仅是调整了肖特基吸收就把30-40M压下来。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2019-02/wen_zhang_/100017849-61075-27.j…; alt=“115Vac低压30M红色顶线” width="600"></center><center>115Vac低压30M红色顶线</center>

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2019-02/wen_zhang_/100017849-61076-28.j…; alt=“230Vac高压30M红色也顶线” width="600"></center><center>230Vac高压30M红色也顶线</center>

调整肖特基吸收后：

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2019-02/wen_zhang_/100017849-61077-29.j…; alt=“115Vac低压，走势图非常漂亮” width="600"></center><center>115Vac低压，走势图非常漂亮</center>
<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2019-02/wen_zhang_/100017849-61078-30.j…; alt=“” width="600"></center><center>230Vac高压，走势图非常漂亮</center>

44.安规距离一览表。

45.刚入门使用CAD、PADS上容易遇到的问题。

a..PADS画好的PCB导出为DXF文件，CAD打开后是由双线组成的空心线段，如图：

刚开始不会时，是用L命令一根一根的描，狂汗。。

使用多次后，解决方法是使用X命令就可以变成单根线

b..CAD图档线框转PADS做PCB外框图方法：

step1．在CAD里面刪掉沒有的线，只剩下板框，其它线也可以不删。

step2．在键盘上敲PE，回车，鼠标点中其中一边，再敲Y，回车，再敲J，回车，拖动鼠标把整个板框选中，回车，按Esc键退出此模式。

step3．比例调整，SC 按空格，选取整个板框，按空格，任意地方单击鼠标一下, 比例: 39.37 ，按空格。

46.在画PCB定义变压器脚位时，要考虑到变压器的进线和出线是否会交叉，因为各绕组之间的绕线在边界处存在有45-90度的交叉，需在交叉出线处加一个套管到pin脚。

47.PCB的热点区域一定要远离输入、输出端子，防止噪声源串到线上导致EMI变差，在不得已而为之时，可增加地线或其它屏蔽方式进行隔离，如下图增加了一条地线进行有效隔离。

需注意这条地线的安全距离。

48.驱动电阻尽量靠近MOS、电流采样的电阻尽量靠近芯片，避免产生其它看不到的后果。

PCB布局铁律

49.分享一个辐射整改案例，一个长条形散热片有2个脚，2只脚都接地，辐射硬是整不过，后来把其中一只脚悬空，辐射频段变好。后面分析原因是2只脚接地会产生磁场回路。

这个整改花了很多钱

50.配有风扇的电源，PCB布局要考虑风路。

一定要让风跑出去

51.棒型电感两条腿之间，切记，切记，切记，禁止走弱信号走线，否则发生的意外你都找不到原因。

切记，以前在这上面吃了大亏

52.变压器磁芯形状选用小结

a..EE，EI，EF，EEL类，常用来制作中小功率的变压器，成本低，工艺简单

b..EFD，EPC类，常用来制作对高度有限制的产品，适合做中小功率类

c..EER，ERL，ETD类，常用来制作大中型功率的变压器，特别适合用来制作多路输出的大功率主变压器，且变压器漏感较小，比较容易符合安规

d..PQ，EQ，LP类，该磁芯的中间柱较一般的磁芯要大，产品漏感较小，适合做小体积大功率的变压器，输出组数不能过多

e..RM，POT类，常用来制作通讯类或中小功率高频变压器，本身的磁屏蔽很好，容易满足EMC特性

f..EDR类，一般常用于LED驱动，产品厚度要求薄，变压器制做工艺复杂

53.某些元器件或导线之间可能有较高电位差，应加大它们之间的距离，以免放电引出意外短路。

如反激一次侧的高压MOS的D、S之间距离，依据公式500V对应0.85mm，DS电压在700V以下是0.9mm，考虑到污染和潮湿，一般取1.2mm

54.如果TO220封装的MOS的D脚串了磁珠，需要考虑T脚增加安全距离。

之前碰到过炸机现象，增加安全距离后解决了，因为磁珠容易沾上残留物

55.发一个验证VCC的土方法，把产品放低温环境（冰箱）几分钟，测试VCC波形电压有没有触发到芯片欠压保护点。

小公司设备没那么全，有兴趣的可以做个对比，看看VCC差异有多大

关于VCC圈数的设计需要考虑很多因素

56.在变压器底部PCB加通风孔，有利于散热，小板也一样，要考虑风路。

在安规认证，变压器温度超了2度左右时，可以用这个方法

57.跳线旁边有高压元件时，应要保持安全距离，特别是容易活动或歪斜的元件。

保证产品量产时的稳定性

58.输出大电解底部不得已要走跳线时，跳线应是低压或是地线，为防止过波峰焊烫伤电容，一般加套管。

设计的时候尽量避免电容底部走跳线，因为增加成本和隐患

59.高频开关管平贴PCB时，PCB另一面不要放芯片等敏感器件。

理由：开关管工作时容易干扰到背部的芯片，造成系统不稳定，其它高频器件同理

60.输出的DC线在PCB设计时，要设计成长短一至，焊盘孔间隔要小。

理由：SR的尾部留长是一样长的，当两个焊盘孔间隔太远时，会造成不方便生产焊接

61.MOS管、变压器远离AC端，改善EMI传导。

理由：高频信号会通过AC端耦合出去，从而噪声源被EMI设备检测到引起EMI问题

62.驱动电阻应靠近MOS管。

理由：增加抗干扰能力，提升系统稳定性

63.一个恒压恒流带转灯的PCB设计走线方法和一个失败案例。

PCB设计走线方法请看图：

(a) 地线的Layout原则

如(1)(2)(3)绿线所示，R11的地和R14的地连接到芯片的地，再连接到EC4电解电容的地。注意不可连到变压器的地，因为变压器次级A->D3->EC4->次级B形成功率环，如果ME4312芯片的地接到次级B线到EC4电容之间，受到较强的di/dt干扰会导致系统的不稳定等因素。

失败案例：

造成的问题：转灯时红灯绿灯一起亮，并且红灯绿交替闪烁。

整改措施：

通过断开PCB铜箔使用一根导线连到输出电容地，隔开ME4312B芯片地，如下图：

通过以上处理，灯闪问题已经解决，测试结果如下：

CV15V 1.043A

CV14V 1.043A

CV13V 1.043A

CV12V 1.043A

CV11V 1.043A

CV10V 1.043A

CV9V 1.043A

CV8.5V 1.043A

CV8V VCC欠压保护

0-94mA转绿灯 96mA以上转红灯

转灯比例 94/1043=9%，转灯比例可以控制在3-12%

64.一个最近贴片电容涨价的应对小技巧，贴片电容都预留一个插件位置，或104都改为224P，这样相对便宜很多。

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