所謂開關(guān)電源，是指利用現(xiàn)代電子電力技術(shù)，控制開關(guān)管開通和管段的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制控制IC和MOSFER構(gòu)成，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關(guān)電源技術(shù)也在不斷創(chuàng)新。接下來(lái)給大家介紹一下開關(guān)電源設(shè)計(jì)過(guò)程中的一些注意事項(xiàng)，同時(shí)還介紹到 當(dāng)開關(guān)電源出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候，如何快速的查找出開關(guān)電源的問(wèn)題所在。

　　開關(guān)電源的布局

　　開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。

　　當(dāng)設(shè)計(jì)高頻開關(guān)電源時(shí)，布局非常重要。良好的布局可以解決這類電源的許多問(wèn)題。因布局而出現(xiàn)的問(wèn)題，通常在大電流時(shí)顯現(xiàn)出來(lái)，并且在輸入和輸出電壓之 間的壓差較大時(shí)更加明顯。一些主要的問(wèn)題是在大的輸出電流和/或大的輸入/輸出電壓差時(shí)調(diào)節(jié)能力的下降，在輸出和開頭波形上的額外噪聲，以及不穩(wěn)定性。應(yīng) 用下面的幾個(gè)簡(jiǎn)單原則就可以把這類問(wèn)題最小化。

　　電感器

　　開關(guān)電源盡量使用低EMI（Electro Magnetic Interference）的帶鐵氧體閉合磁芯的電感器。比如圓形的或封閉的E型磁芯。如果開口磁芯（open cores）具有較低的EMI特性，并且離低功率導(dǎo)線和元件較遠(yuǎn)，也可以使用。如果使用開口磁芯，使磁芯的兩極與PCB板垂直也是一個(gè)好主意。棒狀磁芯 （stick cores）通常用來(lái)消除大部分不需要的噪聲。

　　反饋

　　盡量使反饋回路遠(yuǎn)離電感器和噪聲源。還要盡可能使反饋線為直線，并且要粗一點(diǎn)。有時(shí)需要在這兩種方案之間折衷一下，但使反饋線遠(yuǎn)離電感器的EMI和其它噪聲源是兩者當(dāng)中更關(guān)鍵的一條。在PCB上使反饋線位于與電感器相對(duì)的一側(cè)，并且中間用接地層分開。

　　濾波電容器

　　當(dāng)使用小容量瓷質(zhì)輸入濾波電容器時(shí)，它應(yīng)該盡可能靠近IC的VIN引腳。這將消除盡可能多的線路電感影響，給內(nèi)部IC線路一個(gè)更干凈的電壓源。開關(guān)電 源一些設(shè)計(jì)需要使用前饋電容器從輸出端連接到反饋引腳，通常是為了穩(wěn)定性的原因。在這種情況下，它的位置也應(yīng)該盡量靠近IC。使用表貼電容還會(huì)減少引線長(zhǎng) 度，從而減少噪聲耦合進(jìn)因通孔元件而造成的有效天線（effective antenna）。

　　補(bǔ)償

　　如果為了穩(wěn)定性，需要加入外部補(bǔ)償元件，它們也應(yīng)該盡量靠近IC。這里也建議使用表貼元件，原因同對(duì)濾波電容的討論。這些元件也不應(yīng)該離電感器太近。

　　走線和接地層

　　使所有的電源（大電流）走線盡可能短、直、粗。在一塊標(biāo)準(zhǔn)PCB板上，最好使走線的每安絕對(duì)最小寬度為15mil（0.381mm）。電感器、輸出電 容器和輸出二極管應(yīng)該盡可能靠在一起。這樣可以幫助減少在大開關(guān)電流流過(guò)它們時(shí)，由開關(guān)電源走線引起的EMI。這也會(huì)減少引線電感和電阻，從而減少噪聲尖 峰、鳴震（ringing）和阻性損耗，這些都會(huì)產(chǎn)生電壓誤差。IC的接地、輸入電容器、輸出電容器和輸出二極管（如果有的話）應(yīng)該一起直接連接到一個(gè)接 地面。最好在PCB的兩面都設(shè)置接地面。這樣會(huì)減少接地環(huán)路誤差和吸收更多的由電感器產(chǎn)生的EMI，從而減少了噪聲。對(duì)于多于兩層的多層板，可以用接地面 分開電源面（電源走線和元件所在的區(qū)域）和信號(hào)面（反饋和補(bǔ)償元件所在的區(qū)域）以提高性能。在多層板上，需要使用通孔把走線和不同的面連接起來(lái)。如果走線 需要從一個(gè)面?zhèn)鬏斠粋€(gè)較大的電流到另一個(gè)面，每200mA電流使用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)通孔，是一個(gè)良好的習(xí)慣。

　　排列元件，使得開頭電流環(huán)同方向旋轉(zhuǎn)。根據(jù)開頭調(diào)節(jié)器的運(yùn)行方式，有兩種功率狀態(tài)。一個(gè)狀態(tài)是當(dāng)開頭閉合時(shí)，另一個(gè)狀態(tài)是當(dāng)開頭斷開時(shí)。在每種狀態(tài)期 間，將由當(dāng)前導(dǎo)通的功率器件產(chǎn)生一個(gè)電流環(huán)。排列功率器件，以使每種狀態(tài)期間電流環(huán)的導(dǎo)通方向相同。這會(huì)防止兩個(gè)半環(huán)之間的走線產(chǎn)生磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)，并可減少 EMI的放射。

　　散熱

　　當(dāng)使用表貼功率IC或外部功率開關(guān)時(shí)，PCB通常可以用作散熱器。這就是用PCB上的敷銅面來(lái)幫助器件散熱。參照特定器件手冊(cè)中有關(guān)使用PCB散熱的信息。這通?？梢允∪ラ_關(guān)電源外加的散熱裝置。

 　　如何選擇開關(guān)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
　　電源是電子產(chǎn)品中必不可少的一部分，現(xiàn)在逐漸流行開關(guān)電源，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有很多種。下面就個(gè)人了解，羅列一些（不一定全）供大家參考。首先要明確您的產(chǎn)品中電源部分是否要與輸入電源隔離。
　　對(duì)于不隔離式開關(guān)電源，大體上有降壓（buck）、升壓（boost）、極性反轉(zhuǎn)（負(fù)輸出，降升壓buck-boost）、斬波（cuck）3種類型。對(duì)于隔離式開關(guān)電源，分正激、反激、半橋、全橋、推挽5種類型。
　　先說(shuō)不隔離式：
　　降壓（buck）型原理如下圖所示，前半周期Q1導(dǎo)通向C供電同時(shí)L1儲(chǔ)能，后半周期D1導(dǎo)通L1放能向C供電。

　　升壓（boost）型原理如下圖所示，前半周期Q1導(dǎo)通L1儲(chǔ)能，后半周期D1導(dǎo)通L1放能與V1串連向C1供電。

　　極性反轉(zhuǎn)型原理如下圖所示，前半周期Q1導(dǎo)通L1儲(chǔ)能，后半周期D1導(dǎo)通L1放能向C1供電。
　　image
　　若輸入電壓大于工作電壓，則選用降壓型，反之選擇升壓型。若單電源輸入，需要+、-電源時(shí)選用極性反轉(zhuǎn)型。
　　再說(shuō)隔離式：若輸出功率較?。?00W以下）常用反激式；若功率稍大，可選用正激式；再大就要采用半橋或全橋式了。
　　反激式是磁性元件在前半周儲(chǔ)能，后半周期傳遞能量。并關(guān)管要承受電源電壓與反激電壓之和，一般220V整流后要用700V左右的功率管。

　　正激式是在前半周期直接傳遞能量，后半周期泄放磁場(chǎng)。若磁場(chǎng)泄放不掉，則后面的周期中會(huì)因磁飽和而燒毀功率器。

　　全橋式是有4個(gè)功率器件，能夠讓變壓器原邊電流來(lái)回流動(dòng)，在每半個(gè)周期都傳遞能量，所以能做到較大功率。

　　半橋式是全橋式的簡(jiǎn)化，它將一個(gè)橋臂上的功率器件換成電容，節(jié)約了一半數(shù)量的功率器件，且功率器件上承受的電壓也減半，故降低了成本。

　　升壓變換中多采用推挽式，因原邊電壓較低，繞組匝數(shù)少，繞成雙原邊也不增加多少成本，雙繞組又能增加功率，故是廣泛采用的方式。

       升壓變換中多采用推挽式，因原邊電壓較低，繞組匝數(shù)少，繞成雙原邊也不增加多少成本，雙繞組又能增加功率，故是廣泛采用的方式。

　　如何為開關(guān)電源選擇合適的電感
　　電感是開關(guān)電源中常用的元件，由于它的電流、電壓相位不同，所以理論上損耗為零。電感常為儲(chǔ)能元件，也常與電容一起用在輸入濾波和輸出濾波電路上， 用來(lái)平滑電流。電感也被稱為扼流圈，特點(diǎn)是流過(guò)其上的電流有“很大的慣性”。換句話說(shuō)，由于磁通連續(xù)特性，電感上的電流必須是連續(xù)的，否則將會(huì)產(chǎn)生很大的 電壓尖峰。

　　電感為磁性元件，自然有磁飽和的問(wèn)題。有的應(yīng)用允許電感飽和，有的應(yīng)用允許電感從一定電流值開始進(jìn)入飽和， 也有的應(yīng)用不允許電感出現(xiàn)飽和，這要求在具體線路中進(jìn)行區(qū)分。大多數(shù)情況下，電感工作在“線性區(qū)”，此時(shí)電感值為一常數(shù)，不隨著端電壓與電流而變化。但 是，開關(guān)電源存在一個(gè)不可忽視的問(wèn)題，即電感的繞線將導(dǎo)致兩個(gè)分布參數(shù)（或寄生參數(shù)），一個(gè)是不可避免的繞線電阻，另一個(gè)是與繞制工藝、材料有關(guān)的分布式 雜散電容。雜散電容在低頻時(shí)影響不大，但隨頻率的提高而漸顯出來(lái)，當(dāng)頻率高到某個(gè)值以上時(shí)，電感也許變成電容特性了。如果將雜散電容“集中”為一個(gè)電容， 則從電感的等效電路可以看出在某一頻率后所呈現(xiàn)的電容特性。
　　當(dāng)分析電感在線路中的工作狀況或者繪制電壓電流波形圖時(shí)，不妨考慮下面幾個(gè)特點(diǎn)：
　　1. 當(dāng)電感L中有電流I流過(guò)時(shí)，電感儲(chǔ)存的能量為：
　　E＝0.5×L×I2 （1）
　　2. 在一個(gè)開關(guān)周期中，電感電流的變化（紋波電流峰峰值）與電感兩端電壓的關(guān)系為：
　　V＝（L×di）/dt （2）
　　由此可看出，紋波電流的大小跟電感值有關(guān)。
　　3. 就像電容有充、放電電流一樣，電感器也有充、放電電壓過(guò)程。電容上的電壓與電流的積分（安·秒）成正比，電感上的電流與電壓的積分（伏·秒）成正比。只要電感電壓變化，電流變化率di/dt也將變化；正向電壓使電流線性上升，反向電壓使電流線性下降。
　　計(jì)算出正確的電感值對(duì)選用合適的電感和輸出電容以獲得最小的輸出電壓紋波而言非常重要。
　　從圖1可以看出，流過(guò)開關(guān)電源電感器的電流由交流和直流兩種分量組成，因?yàn)榻涣鞣至烤哂休^高的頻率，所以它會(huì)通過(guò)輸出電容流入地，產(chǎn)生相應(yīng)的輸出紋波電壓dv=di×RESR。這個(gè)紋波電壓應(yīng)盡可能低，以免影響電源系統(tǒng)的正常操作，一般要求峰峰值為10mV~500mV
　　紋波電流的大小同樣會(huì)影響電感器和輸出電容的尺寸，紋波電流一般設(shè)定為最大輸出電流的10%~30%，因此對(duì)降壓型電源來(lái)說(shuō)，流過(guò)電感的電流峰值比電源輸出電流大5%~15%。
　　降壓型開關(guān)電源的電感選擇
　　為降壓型開關(guān)電源選擇電感器時(shí)，需要確定最大輸入電壓、輸出電壓、電源開關(guān)頻率、最大紋波電流、占空比。下面以圖2為例說(shuō)明降壓型開關(guān)電源電感值的計(jì)算，首先假設(shè)開關(guān)頻率為300kHz、輸入電壓范圍12V±10%、輸出電流為1A、最大紋波電流300mA。
　　最大輸入電壓值為13.2V，對(duì)應(yīng)的占空比為：
　　D＝Vo/Vi＝5/13.2＝0.379 （3）
　　其中，Vo為輸出電壓、Vi為輸出電壓。當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，電感器上的電壓為：
　　V＝Vi－Vo＝8.2V （4）
　　當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，電感器上的電壓為：
　　V＝-Vo－Vd＝-5.3V （5）
　　dt＝D/F （6）
　　把公式2/3/6代入公式2得出：

　　升壓型開關(guān)電源的電感選擇
　　對(duì)于升壓型開關(guān)電源的電感值計(jì)算，除了占空比與電感電壓的關(guān)系式有所改變外，其它過(guò)程跟降壓型開關(guān)電源的計(jì)算方式一樣。以圖3為例進(jìn)行計(jì)算，假設(shè)開關(guān)頻率為 300kHz、輸入電壓范圍5V±10%、輸出電流為500mA、效率為80%，則最大紋波電流為450mA，對(duì)應(yīng)的占空比為：
　　D＝1－Vi/Vo＝1－5.5/12＝0.542 （7）
　　當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，電感器上的電壓為：
　　V＝Vi＝5.5V （8）
　　當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，電感器上的電壓為：
　　V＝Vo＋Vd－Vi＝6.8V （9）
　　把公式6/7/8代入公式2得出：

　　請(qǐng)注意，升壓電源與降壓電源不同，前者的負(fù)載電流并不是一直由電感電流提供。當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，電感電流經(jīng)過(guò)開關(guān)管流入地，而負(fù)載電流由輸出電容提供，因此輸 出電容必須有足夠大的儲(chǔ)能容量來(lái)提供這一期間負(fù)載所需的電流。但在開關(guān)管關(guān)斷期間，流經(jīng)電感的電流除了提供給負(fù)載，還給輸出電容充電。
　　一般而言，電感值變大，輸出紋波會(huì)變小，但電源的動(dòng)態(tài)響應(yīng)也會(huì)相應(yīng)變差，所以電感值的選取可以根據(jù)電路的具體應(yīng)用要求來(lái)調(diào)整以達(dá)到最理想效果。開關(guān)頻率的提 高可以讓電感值變小，從而讓電感的物理尺寸變小，節(jié)省電路板空間，因此目前的開關(guān)電源有往高頻發(fā)展的趨勢(shì)，以適應(yīng)電子產(chǎn)品的體積越來(lái)越小的要求。
　　如何抑制開關(guān)電源紋波的產(chǎn)生 我們最終的目的是要把輸出紋波降低到可以忍受的程度，達(dá)到這個(gè)目的最根本的解決方法就是要盡量避免紋波的產(chǎn)生，首先要清楚開關(guān)電源紋波的種類和產(chǎn)生原因。
　　隨著SWITCH的開關(guān)，電感L中的電流也是在輸出電流的有效值上下波動(dòng)的。所以在輸出端也會(huì)出現(xiàn)一個(gè)與SWITCH同頻率的紋波，一般所說(shuō)的紋波就是指這個(gè)。它與輸出電容的容量和ESR有關(guān)系。這個(gè)紋波的頻率與開關(guān)電源相同，為幾十到幾百KHz。
　　另外，SWITCH一般選用雙極性晶體管或者M(jìn)OSFET，不管是哪種，在其導(dǎo)通和截止的時(shí)候，都會(huì)有一個(gè)上升時(shí)間和下降時(shí)間。這時(shí)候在電路中就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)與SWITCH上升下降時(shí)間的頻率相同或者奇數(shù)倍頻的噪聲，一般為幾十MHz。同樣二極管D在反向恢復(fù)瞬間，其等效電路為電阻電容和電感的串聯(lián)，會(huì)引起諧振，產(chǎn)生的噪聲頻率也為幾十MHz。這兩種噪聲一般叫做高頻噪聲，幅值通常要比紋波大得多。
　　如果是AC／DC變換器，除了上述兩種紋波（噪聲）以外，還有AC噪聲，頻率是輸入AC電源的頻率，為50～60Hz左右。還有一種共模噪聲，是由于很多開關(guān)電源的功率器件使用外殼作為散熱器，產(chǎn)生的等效電容導(dǎo)致的。因?yàn)楸救耸亲銎囯娮友邪l(fā)的，對(duì)于后兩種噪聲接觸較少，所以暫不考慮。

　　開關(guān)電源的EMI設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)分享
　　開關(guān)電源的EMI干擾源集中體現(xiàn)在功率開關(guān)管、整流二極管、高頻變壓器等，外部環(huán)境對(duì)開關(guān)電源的干擾主要來(lái)自電網(wǎng)的抖動(dòng)、雷擊、外界輻射等。

　　1.開關(guān)電源的EMI源
　　開關(guān)電源的EMI干擾源集中體現(xiàn)在功率開關(guān)管、整流二極管、高頻變壓器等，外部環(huán)境對(duì)開關(guān)電源的干擾主要來(lái)自電網(wǎng)的抖動(dòng)、雷擊、外界輻射等。
　?。?）功率開關(guān)管
　　功率開關(guān)管工作在On-Off快速循環(huán)轉(zhuǎn)換的狀態(tài)，dv/dt和di/dt都在急劇變換，因此，功率開關(guān)管既是電場(chǎng)耦合的主要干擾源，也是磁場(chǎng)耦合的主要干擾源。
　?。?）高頻變壓器
　　高頻變壓器的EMI來(lái)源集中體現(xiàn)在漏感對(duì)應(yīng)的di/dt快速循環(huán)變換，因此高頻變壓器是磁場(chǎng)耦合的重要干擾源。
　?。?）整流二極管
　　整流二極管的EMI來(lái)源集中體現(xiàn)在反向恢復(fù)特性上，反向恢復(fù)電流的斷續(xù)點(diǎn)會(huì)在電感（引線電感、雜散電感等）產(chǎn)生高 dv/dt，從而導(dǎo)致強(qiáng)電磁干擾。
　　（4）PCB
　　準(zhǔn)確的說(shuō)，PCB是上述干擾源的耦合通道，PCB的優(yōu)劣，直接對(duì)應(yīng)著對(duì)上 述EMI源抑制的好壞。
　　2.開關(guān)電源EMI傳輸通道分類
　　（一）。 傳導(dǎo)干擾的傳輸通道
　　（1）容性耦合
　?。?）感性耦合
　　（3）電阻耦合
　　a.公共電源內(nèi)阻產(chǎn)生的電阻傳導(dǎo)耦合
　　b.公共地線阻抗產(chǎn)生的 電阻傳導(dǎo)耦合
　　c.公共線路阻抗產(chǎn)生的電阻傳導(dǎo)耦合
　?。ǘ?輻射干擾的傳輸通道
　?。?）在開關(guān) 電源中，能構(gòu)成輻射干擾源的元器件和導(dǎo)線均可以被假設(shè)為天線，從而利用電偶極子和磁偶極子理論進(jìn)行分析；二極管、電容、功率開關(guān)管可以假設(shè)為電偶極子，電 感線圈可以假設(shè)為磁偶極子；
　　（2）沒有屏蔽體時(shí)，電偶極子、磁偶極子，產(chǎn)生的電磁波傳輸通道為空氣（可以假設(shè)為自由空間）；
　?。?）有屏蔽體時(shí)，考慮屏蔽體的縫隙和孔洞，按照泄漏場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析處理。
　　3.開關(guān)電源EMI抑制的9大措施
　　在開關(guān)電源中，電壓和電流的突變，即高dv/dt和di/dt，是其EMI產(chǎn)生的主要原因。實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源的EMC設(shè)計(jì)技術(shù)措施主要基于以下兩點(diǎn)：
　?。?）盡量減小電源本身所產(chǎn)生的干擾源，利用抑制干擾的方法或產(chǎn)生干擾較小的元器件和電路，并進(jìn)行合理布局；
　　（2）通過(guò)接地、濾波、屏蔽 等技術(shù)抑制電源的EMI以及提高電源的EMS。
　　分開來(lái)講，9大措施分別是：
　?。?）減小dv/dt和di/dt（降 低其峰值、減緩其斜率）
　?。?）壓敏電阻的合理應(yīng)用，以降低浪涌電壓
　?。?）阻尼網(wǎng)絡(luò)抑制過(guò)沖
　?。?）采用軟恢復(fù)特 性的二極管，以降低高頻段EMI
　　（5）有源功率因數(shù)校正，以及其他諧波校正技術(shù)
　　（6）采用合理設(shè)計(jì)的電源線濾波器
　?。?）合理的接地處理
　?。?）有效的屏蔽措施
　　（9）合理的PCB設(shè)計(jì)
　　4.高頻變壓器漏感的控制
　　高頻變壓器的漏感是功率開關(guān)管關(guān)斷尖峰電壓產(chǎn)生的重要原因之一，因此，控制漏感成為解決高頻變壓器帶來(lái)的EMI首要面對(duì)的問(wèn)題。
　　減小高頻變壓器漏感兩個(gè)切入點(diǎn)：電氣設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)！
　?。?）選擇合適磁芯，降低漏感。漏感與原邊匝數(shù)平方成正比，減小匝數(shù)會(huì)顯著降低漏感。
　?。?）減小繞組間的絕緣層。現(xiàn)在有一種稱之為“黃金薄膜”的絕緣層，厚度20～100um，脈沖擊穿電壓可達(dá)幾千伏。
　?。?）增加繞組間耦合度，減小漏感。
　　5.高頻變壓器的屏蔽
　　為防止高頻變壓器的漏磁對(duì)周圍電路產(chǎn)生干擾，可采用屏 蔽帶來(lái)屏蔽高頻變壓器的漏磁場(chǎng)。屏蔽帶一般由銅箔制作，繞在變壓器外部一周，并進(jìn)行接地，屏蔽帶相對(duì)于漏磁場(chǎng)來(lái)說(shuō)是一個(gè)短路環(huán)，從而抑制漏磁場(chǎng)更大范圍的 泄漏。
　　高頻變壓器，磁心之間和繞組之間會(huì)發(fā)生相對(duì)位移，從而導(dǎo)致高頻變壓器在工作中產(chǎn)生噪聲（嘯叫、振動(dòng)）。為防止該噪聲，需要對(duì)變 壓器采取加固措施：
　　（1）用環(huán)氧樹脂將磁心（例如EE、EI磁心）的三個(gè)接觸面進(jìn)行粘接，抑制相對(duì)位移的產(chǎn)生；
　　（2）用“玻璃珠”（Glass beads）膠合劑粘結(jié)磁心，效果更好。

　開關(guān)電源紋波的測(cè)量

　　基本要求：使用示波器AC耦合 ，20MHz帶寬限制 ，拔掉探頭的地線

　　1，AC耦合是去掉疊加的直流電壓，得到準(zhǔn)確的波形。

　　2，打開20MHz帶寬限制是防止高頻噪聲的干擾，防止測(cè)出錯(cuò)誤的結(jié)果。因?yàn)楦哳l成分幅值較大，測(cè)量的時(shí)候應(yīng)除去。

　　3，拔掉示波器探頭的接地夾，使用接地環(huán)測(cè)量，是為了減少干擾。很多部門沒有接地環(huán)，如果誤差允許也直接用探頭的接地夾測(cè)量。但在判斷是否合格時(shí)要考慮這個(gè)因素。

　　還有一點(diǎn)是要使用50Ω終端。橫河示波器的資料上介紹說(shuō)，50Ω模塊是除去DC成分，精確測(cè)量AC成分。但是很少有示波器配這種專門的探頭，大多數(shù)情況是使用標(biāo)配100KΩ到10MΩ的探頭測(cè)量，影響暫時(shí)不清楚。

　　上面是測(cè)量開關(guān)紋波時(shí)基本的注意事項(xiàng)。如果示波器探頭不是直接接觸輸出點(diǎn)，應(yīng)該用雙絞線，或者50Ω同軸電纜方式測(cè)量。

　　在測(cè)量高頻噪聲時(shí)，使用示波器的全通帶，一般為幾百兆到GHz級(jí)別。其他與上述相同?？赡懿煌墓居胁煌臏y(cè)試方法。歸根到底第一要清楚自己的測(cè)試結(jié)果。第二要得到客戶認(rèn)可。

　　同時(shí)，開關(guān)電源工作時(shí)，輸入端的電壓Vin不變，但是電流是隨開關(guān)變化的。這時(shí)輸入電源不會(huì)很好地提供電流，通常在靠近電流輸入端（以BucK型為例，是SWITcH附近），并聯(lián)電容來(lái)提供電流。

　　上面這種做法對(duì)減小紋波的作用是有限的。因?yàn)轶w積限制，電感不會(huì)做的很大；輸出電容增加到一定程度，對(duì)減小紋波就沒有明顯的效果了；增加開關(guān)頻率，又會(huì)增加開關(guān)損失。所以在要求比較嚴(yán)格時(shí)，這種方法并不是很好。關(guān)于開關(guān)電源的原理等，可以參考各類開關(guān)電源設(shè)計(jì)手冊(cè)。

　　采樣點(diǎn)選在LC濾波器之后（Pb），這樣輸出電壓就是我們所希望得到的電壓。但是這樣在電源系統(tǒng)內(nèi)部引入了一個(gè)電感和一個(gè)電容，有可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。關(guān)于系統(tǒng)穩(wěn)定，很多資料有介紹，這里不詳細(xì)寫了。

　　以上是關(guān)于開關(guān)電源紋波，總結(jié)的一些內(nèi)容，如果能加些波形就更好了。雖然可能不太全，但對(duì)一般的應(yīng)用已經(jīng)足夠了。關(guān)于噪聲抑制，實(shí)際中并不一定全部應(yīng)用，重要的是根據(jù)自己的設(shè)計(jì)要求，比如產(chǎn)品體積，成本，開發(fā)周期等，選擇合適的方法。

　　開關(guān)電源測(cè)試方法

　　開關(guān)電源測(cè)試系統(tǒng)
　　一． 耐電壓
　　（HI.POT，ELECTRIC STRENGTH ，DIELECTRIC VOLTAGE WITHSTAND）KV
　　1.1 定義：于指定的端子間，例如：I/P-O/P，I/P-FG，O/P-FG間，可耐交流之有效值，漏電流一般可容許10毫安，時(shí)間1分鐘。
　　1.2 測(cè)試條件：Ta：25攝氏度；RH：室內(nèi)濕度。
　　1.3 說(shuō)明：
　　1．3．1 耐壓測(cè)試主要為防止電氣破壞，經(jīng)由輸入串入之高壓，影響使用者安全。
　　1．3．2 測(cè)試時(shí)電壓必須由0V開始調(diào)升，并于1分鐘內(nèi)調(diào)至最高點(diǎn)。
　　1．3．2 放電時(shí)必須注意測(cè)試器之Timer設(shè)定，于OFF前將電壓調(diào)回 0V。
　　1．3．3 安規(guī)認(rèn)證測(cè)試時(shí)，變壓器需另行加測(cè)，室內(nèi) ，溫度25攝氏度，RH：95攝氏度，48HR，后測(cè)試變壓器初/次級(jí)與初級(jí)/CORE。
　　1．3．5生產(chǎn)線測(cè)試時(shí)間為1秒鐘。
　　二．紋波噪聲（漣波雜訊電壓）
　?。≧ipple & Noise）%，mv
　　2．1定義：
　　直流輸出電壓上重疊之交流電壓成份最大值（P-P）或有效值。
　　2．2測(cè)試條件：
　　I/P： Nominal
　　O/P ： Full Load
　　Ta ： 25℃
　　2．3說(shuō)明：
　　2．3．1示波器之GND線愈短愈好，測(cè)試線得遠(yuǎn)離PUS。
　　2．3．2使用1：1之Probe。
　　2．3．3 Scope之BW一般設(shè)定于20MHz，但是對(duì)于目前的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品測(cè)試紋波噪聲最好將BW設(shè)為最大。
　　2．3．4 Noise與使用儀器，環(huán)境差異極大，因此測(cè)試必須表明測(cè)試地點(diǎn)。
　　2．3．5測(cè)試紋波噪聲以不超過(guò)原規(guī)格值 +1%Vo。
　　三．漏電流（洩漏電流）
　?。↙eakage Current）mA
　　3．1定義：
　　輸入一機(jī)殼間流通之電流（機(jī)殼必須為接大地時(shí)）。
　　3．2測(cè)試條件：
　　I/P：Vin max.×1.06（TUV）/60Hz
　　Vin max.（UL1012）/60Hz
　　O/P： No Load/Full Load
　　Ta： 25 ℃
　　3．3說(shuō)明：
　　3．3．1 L，N均需測(cè)。
　　3．3．2UL1012 R值為1K5。
　　TUV R值為2K/0。15uF。
　　3．3．3漏電流規(guī)格TUV：3。5mA，UL1012:5mA。
　　四．溫度測(cè)試
　?。═emperature Test）
　　4.1定義：
　　溫度測(cè)試指PSU于正常工作下，其零件或Case溫度不得超出其材質(zhì)規(guī)
　　格或規(guī)格定值。
　　4．2測(cè)試條件：
　　I/P： Nominal
　　O/P： Full Load
　　Ta ： 25℃
　　4．3測(cè)試方法：
　　4．3．1將Thermo Coupler（TYPE K）穩(wěn)固的固定于量測(cè)的物體上
　?。ㄋ俑伞ape或焊接方式）。
　　4．3．2 Thermo Coupler于末端絞三圈后焊成一球狀測(cè)試。
　　4．3．3我們一般用點(diǎn)溫計(jì)測(cè)量。
　　4．4測(cè)試零件：
　　熱源及易受熱源影響部分
　　例如：輸入端子、Fuse、輸入電容、輸入電感、濾波電容、橋整、熱
　　敏、突波吸收器、輸出電容、輸出電容、輸出電感、變壓器、鐵芯、
　　繞線、散熱片、大功率半導(dǎo)體、Case、熱源零件下之P.C.B.……。
　　4．5零件溫度限制：
　　4．5．1零件上有標(biāo)示溫度者，以標(biāo)示之溫度為基準(zhǔn)。
　　4．5．2其他未標(biāo)示溫度之零件，溫度不超過(guò)P.C.B.之耐溫。
　　4．5．3電感顯示個(gè)別申請(qǐng)安規(guī)者，溫升限制65℃Max（UL1012），75℃ Max（TUV）。
　　五．輸入電壓調(diào)節(jié)率
　?。↙ine Regulation）， %
　　5．1定義：
　　輸入電壓在額定范圍內(nèi)變化時(shí)，輸出電壓之變化率。
　　Vmax-Vnor
　　Line Regulation（+）=------------------
　　Vnor
　　Vnor-Vmin
　　Line Regulation（-）=------------------
　　Vnor
　　Vmax-Vmin
　　Line Regulation=----------------
　　Vnor
　　Vnor：輸入電壓為常態(tài)值，輸出為滿載時(shí)之輸出電壓。
　　Vmax：輸入電壓變化時(shí)之最高輸出電壓。
　　Vmin：輸入電壓變化時(shí)之最低輸出電壓。
　　5．2測(cè)試條件：
　　I/P：Min./Nominal/Max
　　O/P:Full Load
　　Ta:25℃
　　5．3說(shuō)明：
　　Line Regulation 亦可直接Vmax-Vnor與Vmin-Vnor之±最大
　　值以mV表示，再配合Tolerance%表示。
　　六．負(fù)載調(diào)節(jié)率
　?。↙oad Regulation）%
　　6．1定義：
　　輸出電流于額定范圍內(nèi)變化（靜態(tài)）時(shí)，輸出電壓之變化率。
　　|Vminl-Vcent|
　　Line Regulation（+）=------------------×100%
　　Vcent
　　|Vcent-VfL|
　　Line Regulation（-）=------------------×100%
　　Vcent
　　|VminL-VfL|
　　Line Regulation（%）=----------------×100%
　　Vcent
　　VmilL：最小負(fù)載時(shí)之輸出電壓
　　VfL：滿載時(shí)之輸出電壓
　　Vcent：半載時(shí)之輸出電壓
　　6．2測(cè)試條件：
　　I/P：Nominal
　　O/P:Min./Half/Full Load
　　Ta:25℃
　　6．3Load Regulation亦可直接Vmin.L-Vcent與Vcent-Vmax.之±最大
　　值以mV表示，再配合Tolerance%表示。
　　第三部分 測(cè)試報(bào)告要求的項(xiàng)目：
　　對(duì)于電源部品認(rèn)定測(cè)試， 測(cè)試報(bào)告要求提供測(cè)試數(shù)據(jù)及結(jié)論。來(lái)料檢可根據(jù)要求減少測(cè)試項(xiàng)目，對(duì)于測(cè)試不合格品的應(yīng)該表明不合格的測(cè)試項(xiàng)。
　　一． 輸入特性。
　　1． 工作輸入電壓和電壓變動(dòng)范圍。
　　2． 輸入電壓的頻率和頻率變動(dòng)范圍。
　　3． 額定輸入電流。是指在輸入電壓和輸出電流在額定條件時(shí)的電流。
　　4． 輸入下陷和瞬間停電。這是一種輸入電壓瞬間時(shí)下降或瞬斷的狀態(tài)，要用額定輸出電壓和電流加以限定。測(cè)試的指標(biāo)為電壓和時(shí)間。
　　5． 沖擊電流。
　　6． 漏電流。
　　7． 效率。因?yàn)樵撝笜?biāo)與發(fā)熱有關(guān)，因此散熱時(shí)要考慮效率。
　　8． 測(cè)試中要標(biāo)明輸入采用單相2線式還是3相三線式。
　　二． 輸出特性。
　　1． 額定輸出電壓。
　　2． 額定輸出電流。
　　3． 穩(wěn)壓精度。
　　1） 電壓穩(wěn)定度。
　　2） 電流調(diào)整率。
　　3） 紋波噪聲。包括最大紋波電壓；最大紋波噪聲電壓。
　　4． 瞬間電流變動(dòng)導(dǎo)致的輸出電壓的變動(dòng)值。
　　三． 附屬功能要求。
　　1． 過(guò)流保護(hù)。
　　2． 過(guò)壓保護(hù)。
　　3． 輸入欠壓保護(hù)。
　　4． 過(guò)熱保護(hù)。
　　5． 絕緣電阻。輸入端與殼體；輸入端子和輸出端子；輸出端子和殼體。
　　6． 絕緣電壓。打高壓：輸入與輸出、輸入和地、輸入AC兩級(jí)之間，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定高壓值。
　　四． 結(jié)構(gòu)規(guī)格。
　　1． 形狀條件：如外包裝機(jī)殼的有無(wú)等。
　　2． 確定外型尺寸和尺寸公差。
　　3． 安裝條件：安裝位置、安裝孔、等。
　　4． 冷卻條件：強(qiáng)制或自冷以及通風(fēng)方向，風(fēng)量和孔徑尺寸。
　　5． 接口位置和標(biāo)志。
　　6． 操作零部件（輸出電壓可調(diào)電阻、開關(guān)、指示燈）的位置和提示文字的位置。
　　7． 重量。
　　五． 使用環(huán)境條件。
　　1． 溫度。
　　2． 濕度。
　　3． 耐振動(dòng)、沖擊。
　　六． 其它條件。
　　1． 輸入噪聲。
　　2． 浪涌。
　　3． 靜電噪聲（有外殼的有要求）。

　　開關(guān)電源維修的方法簡(jiǎn)單介紹

　　一、快修步驟與技巧
　　1．電阻測(cè)量打頭陣
　?。?）打開機(jī)蓋，翻過(guò)電路板，首先測(cè)電源調(diào)整管0801（BUZ91A）D極是否對(duì)地短路。
　?。?）由于IC801②、③腳外接的R807（33（）kQ／2w）、R805（820kΩ／2W）阻值相當(dāng)大，測(cè)IC801②、③腳對(duì)地電阻時(shí)應(yīng)將兩只電阻其中一端與電路板脫離。如果是R807開路，電源電路將不啟動(dòng)。兩只電阻如果短路，TDA4605將無(wú)法承受+300V的沖擊而損壞，在實(shí)際維修中，R805開路最為多見。
　?。?）當(dāng)測(cè)R805、R807正常后，便可測(cè)IC801①～⑧腳對(duì)地電阻，這樣有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)①～⑧腳外圍元件有無(wú)直接損壞，從實(shí)際維修中證明，維修此電路用電阻測(cè)量法比用電壓法快捷、準(zhǔn)確。IC801不能正常工作，其大部分引腳，如①、⑤、⑦、⑧腳電壓都為0V。但②腳從正常值1．1 2V可能升至4V。實(shí)際所測(cè)電壓值不是0V，就是高出正常許多。
　?。?）當(dāng)以上測(cè)量均正常時(shí)就應(yīng)測(cè)光耦I(lǐng)C802③腳對(duì)地電阻，若阻值小于10kQ，電路穩(wěn)壓功能將失效，+B將從141V升至190V左右，此時(shí)保護(hù)電路不起作用。本機(jī)進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)的條件是+B升至220V，這時(shí)行電路將會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞，甚至威脅到CRT的安全。這就是強(qiáng)調(diào)通電測(cè)光耦③腳對(duì)地阻值的緣由。
　?。?）光耦③腳外接元件對(duì)地阻值減小后所對(duì)應(yīng)的+B輸出電壓見表1。
　　表1 當(dāng)光耦③腳對(duì)地電阻值減小時(shí) +B輸出 備注（負(fù)載） 1KΩ時(shí) 145V 15W（燈泡） 500Ω 152V 15W（燈泡） 340Ω 160V 15W（燈泡） 240Ω 190V 15W（燈泡） 240Ω以下 電源指示燈閃爍無(wú)輸出 15W（燈泡）
　　在實(shí)際檢修中，C813時(shí)有損壞。
　　2．壓降法檢測(cè)次級(jí)是否短路有奇效
　　經(jīng)上述檢查無(wú)誤后，在不通電的前提下，檢查電源次級(jí)電路有無(wú)短路現(xiàn)象，其目的在于避免因電源冽級(jí)短路造成初級(jí)電路自保，從而增加檢修難度。多年維修實(shí)踐證明，測(cè)電阻次級(jí)各支路有無(wú)短路，有些不方便。因?yàn)樵诟髡鬏敵龆私佑写笕萘康臑V波電容，在測(cè)量時(shí)這些電容的充電作用，會(huì)使所測(cè)電阻值長(zhǎng)久不能達(dá)到穩(wěn)定值。那么，有沒有更好的辦法呢？其實(shí)測(cè)在路電阻時(shí)，只需在濾波電容兩端接一只l00Ω／5W左右的電阻作假負(fù)載予以放電即可。
　　經(jīng)多年的實(shí)踐，我們整理出一套壓降檢測(cè)法。壓降檢測(cè)法就是運(yùn)用數(shù)字萬(wàn)用表的二極管擋對(duì)電路中的晶體管進(jìn)行測(cè)量，因二極管擋兩表筆大約有2．65V的輸出電壓，而整流管正極均通過(guò)各繞組接地，這給檢修帶來(lái)方便，壓降值見表2，測(cè)量方法如圖所示。
　　表2 輸出電壓（V） 位號(hào)（型號(hào)） 紅筆接地（正向壓降）（V） 黑筆接地（反向壓降）（V） +142 D831 0.438 ∞ +24 D861 0.445 1.52 +12 D851 0.423 1.66 +9 IC851（7809） 0.417 0.425 +5 IC841（7805） 0.526 0.658
　　從圖中可以看出，萬(wàn)用表二極管擋輸出的2．65V左-右電壓分為兩路：一路經(jīng)開關(guān)變壓器繞組下端→繞組上端→整流→二極管正極→負(fù)極形成導(dǎo)通壓降；第二路經(jīng)冷地負(fù)載電路RL回到萬(wàn)用表負(fù)極。這時(shí)萬(wàn)用表所顯示的壓降值為兩路并聯(lián)值，其中任何一路有短路元件存在時(shí)，萬(wàn)用表顯示壓降值均會(huì)有所下降。
　　3．通電檢測(cè)有竅門
　　運(yùn)用了上述各種方法后，即可通電檢修。對(duì)電源不啟動(dòng)的檢修步驟如下：
　?。?）首先測(cè)量IC801⑥腳是否有12～15V的正常啟動(dòng)電壓，當(dāng)啟動(dòng)電阻R802、R803阻值增大為150kΩ時(shí)，本機(jī)將無(wú)法啟動(dòng)，⑥腳電壓將低于11.6V。
　?。?）當(dāng)⑥腳外接C816完全失效時(shí)，電源將無(wú)法啟動(dòng)，這時(shí)⑥腳電壓約為4.25V；當(dāng)C816容量減小至10μF左右時(shí)，⑥腳有7.7V電壓，機(jī)內(nèi)出現(xiàn)微小的“嗒嗒’’聲，但整機(jī)仍然無(wú)法啟動(dòng)；如C816容量從100μF降至20μF左右時(shí)，電源能正常啟動(dòng)，此時(shí)⑥腳電壓為11.62V，用15W燈泡作假負(fù)載時(shí)有141V輸出，但當(dāng)將+B處換成母0w燈泡作假負(fù)載時(shí)，電路便無(wú)法啟動(dòng)，實(shí)測(cè)此時(shí)⑥腳電壓下降至8．46V。
　　為方便大家在實(shí)際檢修中對(duì)照和參考，特將檢修情況整理成表，如表3所示。
　　表3 元件序號(hào) 損壞情況 電路工作狀態(tài) IC801⑥腳電壓（V） 燈泡負(fù)載（W） +B輸出（V） R802、R803 阻值增大至150KΩ 無(wú)法啟動(dòng) 11.57 15 0 C816 容量為0μF 無(wú)法啟動(dòng) 4.25 15 0 C816 容量為10μF 機(jī)內(nèi)出現(xiàn)微小“嗒嗒”聲 7.7 15 0 C816 容量為20μF 電路正常啟動(dòng) 11.62 15 141 C816 容量為20μF 電路無(wú)法啟動(dòng) 8.46 40 13
　　3）當(dāng)IC801③腳外接R805（820kΩ/2W）開路、R806（1OkΩ）短路時(shí)，電路進(jìn)入欠壓保護(hù)狀態(tài)，在實(shí)際檢修中，R805易造成開路。
　?。?）R810開路，使IC801因無(wú)激勵(lì)脈沖輸入而使本機(jī)無(wú)法工作。
　　4．電源能啟動(dòng)，隨后進(jìn)入自保狀態(tài)的檢修
　　采用“電阻模擬光耦工作檢修法，如果電容還是無(wú)法啟動(dòng)，說(shuō)明故障在初級(jí)電路。按如下步驟檢修：
　?。?）電源初級(jí)穩(wěn)壓控制環(huán)路有開路或短路現(xiàn)象，這時(shí)可檢測(cè)光耦③腳對(duì)熱地的電阻值，光耦③～④腳間開路，D807開路或短路，C813短路，及控制環(huán)路開路均會(huì)引起開機(jī)后出現(xiàn)自保狀態(tài)。
　　（2）C816容量減小導(dǎo)致IC801無(wú)足夠啟動(dòng)電壓和電流，而無(wú)法啟動(dòng)。
　　（3）D806損壞造成IC80 1⑥腳無(wú)穩(wěn)定電壓提供，也會(huì)引起開機(jī)后出現(xiàn)自保。
　　5．+B電壓輸出，忽高忽低的檢修方法
　　此類故障說(shuō)明電源初、次穩(wěn)壓控制環(huán)路存在異常現(xiàn)象。
　?。?）首先用“電阻模擬光耦”法將初、次級(jí)穩(wěn)壓控制環(huán)路分開，并在+B處接一只IOOW的燈泡作假負(fù)載，對(duì)于+B輸出忽高忽低現(xiàn)象，可觀察燈泡的亮閃情況。若將初、次級(jí)控制回路分開后輸出還是不穩(wěn)定，說(shuō)明故障是由初級(jí)控制電路所引起的，通過(guò)測(cè)IC801①腳電壓及光耦③、④腳電壓的穩(wěn)定度即可查出相關(guān)損壞元件。次級(jí)穩(wěn)壓控制回路也可用電壓法來(lái)判斷，個(gè)別元件可采用代換法。
　?。?）對(duì)于+B輸出異常，還可用以下方法快速檢修：先用“電阻模擬法”將初、次級(jí)電路的穩(wěn)壓控制環(huán)路分離。將“模擬電阻”換成5kO可調(diào)電位器，調(diào)節(jié)其阻值，其+B處有相應(yīng)穩(wěn)定電壓輸出。若調(diào)節(jié)此5kΩ電位器有相應(yīng)+B輸出變化，說(shuō)明故障不在初級(jí)控制環(huán)路上，而是在電源次級(jí)控制環(huán)路上。由于次級(jí)采用了SEl40作誤差穩(wěn)壓檢測(cè)。這時(shí)，可在+B到SEl40①腳接一只5kΩ電位器，調(diào)節(jié)此電位器，SE140②腳如有輸出電壓變化，則證明此集成塊正常。在實(shí)際維修中調(diào)整此電位器在0～5kΩ變化，其SEl40②腳電壓也有10.23～11.33V的電壓變化。