反激式開關(guān)電源LAYOUT注意要點

開關(guān)電源的LAYOUT和普通低壓產(chǎn)品注意點有些不同,主要體現(xiàn)在安規(guī)上,其他規(guī)則和常用電路差不了太多.

1.安規(guī)

為啥要有安規(guī)要求呢?主要是產(chǎn)品在使用過程中,正常情況下,電力系統(tǒng)中的電壓波形是正弦波電力系統(tǒng)在運行中由于宙擊，操作，故障或電氣設(shè)備的參數(shù)配合不當?shù)仍颍鹣到y(tǒng)中某些部分的電壓突然升高，大大超過其額定電壓，這就是過電壓。

過電壓按其發(fā)生的原因可分為兩大類，一類是由于直接雷擊或雷電感應(yīng)而引起的過電壓，稱為外部過電壓。雷電沖擊電流和沖擊電壓的幅值都很大，而且持續(xù)時間很短，破壞性極大。另一類是因為電力系統(tǒng)內(nèi)部的能量轉(zhuǎn)換或參數(shù)變化引起的，例如切合空載線路，切斷空載變壓器，系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生單相弧光接地等，稱為內(nèi)部過電壓。內(nèi)部過電壓是確定電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備正常絕緣水平的主要依據(jù)。也就是說，產(chǎn)品的絕緣結(jié)構(gòu)的設(shè)計不但要考慮額定電壓而且要考慮產(chǎn)品使用環(huán)境的內(nèi)部過電壓。耐壓測試就是檢測產(chǎn)品絕緣結(jié)構(gòu)是否能夠承受電力系統(tǒng)的內(nèi)部過電壓.

也就是說LAYOUT時要考慮這些因素,不然就過不了耐壓測試,例如北美標準參考:Motor-Operated Appliances (Household and Cominercial: CAN/CSA-C22.2 No68-92

要求:產(chǎn)品的帶電部分與可能接地的非帶電導(dǎo)電體間須施加適當頻率的交流電壓達 1 分鐘。具體測試電壓如下:

(a)額定電壓為 31-250V的設(shè)備，測試電壓為 1000 V

(b)額定電壓為251-600的設(shè)備，測試電壓為 1000 V+ 兩倍額定電壓

(c)額定電壓為 31~250V，無接地而且可被人體觸及的設(shè)備，測試電壓為 2500 V

(d)對于30 伏或以下的低電壓電路，測試電壓為 500 V雙重純緣的產(chǎn)品:

上面只是舉個例子,說明安規(guī)是一定要注意的,如果產(chǎn)品出口地不同,對應(yīng)的標準不同,安規(guī)要求也有些不一樣.

對于LAYOUT,安規(guī)主要體現(xiàn)在電氣間隙和爬電距離.兩個名詞在前一文中已經(jīng)說明

1)電氣間隙:

根據(jù)測量的工作電壓及絕緣等級，查表（ 4943：2H 和2J 和2K，60065-2001表：表8 和表9 和表10） 檢索所需的電氣間隙即可決定距離；作為電氣間隙替代的方法，4943 使用附錄G 替換，60065-2001 使用附錄J 替換。
GB 8898-2001：電器間隙考慮的主要因素是工作電壓，查圖9 來確定。（對和電壓有效值在220-250V 范圍內(nèi)的電網(wǎng)電源導(dǎo)電連接的零部件，這些數(shù)值等于354V峰值電壓所對應(yīng)的那些數(shù)值：基本絕緣3.0mm ,加強絕緣6.0mm）

2)爬電距離:

根據(jù)工作電壓、絕緣等級及材料組別，查表(GB 4943 為表2L，65-2001 中為表11）確定爬電距離數(shù)值，如工作電壓數(shù)值在表兩個電壓范圍之間時，需要使用內(nèi)差法計算其爬電距離。GB 8898-2001 其判定數(shù)值等于電氣間隙，如滿足下列三個條件，電氣間隙和爬電距離加強絕緣可減少2mm,基本絕緣可減少1mm：1）這些爬電距離和電氣間隙會受外力而減小，但它們不處在外殼的可觸及導(dǎo)電零部件與危險帶電零部件之間；2）它們靠剛性結(jié)構(gòu)保持不變；3）它們的絕緣特性不會因設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的灰塵而受到嚴重影響。*注意：但直接與電網(wǎng)電源連接的不同極性的零部件間的絕緣，爬電距離和電氣間隙不允許減小?；窘^緣和附加絕緣即使不滿足爬電距離和電氣間隙的要求，只要短路該絕緣，設(shè)備仍滿足標準要求，則是可以接受的（ 8898 中4.3.1 條）。
*GB 4943 中只有功能絕緣的電氣間隙和爬電距離可以減小，但必須滿足標準5.3.4 規(guī)定的高壓或短路試驗。

如果覺得麻煩,前人已經(jīng)總結(jié)出了經(jīng)驗如下表:

然后我司的要求是:

最小電氣距離：強電之間、強電與弱電之間兩點最短的距離都要求不小于3mm（功能性絕緣不小于2mm）。

最小爬電距離：強電之間、強電與弱電之間爬電距離都要求不小于4mm（功能性絕緣不小于2mm）。

所以電氣間隙能按3mm就按3mm,有的元件腳間距為2mm,最小按2mm,爬電距離按4mm.

2.幾個回路:次級回路,次級回路,輔助回路,反饋回路,泄放回路.

當然零火線到初級變器間,需要按原理圖元件的先后順序進行走線,比如下圖:

這里主要是需要先經(jīng)過壓敏電阻,再經(jīng)過共模電感,看似是彎道走子,實則完全有必要.

1)初級回路,即變壓器的初級回路,回路越小,產(chǎn)生EMI越小,另外產(chǎn)品本身是大電流產(chǎn)品,回路越小,產(chǎn)生的損耗越小.

如圖,半透明方框為散熱器,在現(xiàn)有條件下已經(jīng)是最小回路了.

2)次級回路:因為輸出電流達12A,所以采用子雙路輸出,底層兩個輸出容不能連在一起,應(yīng)經(jīng)過濾波后,再在頂層連在一起,這樣電容才有濾波效果,電流就像水流,有阻礙的地方,它都會繞過去,之前做200W的一款電源時紋波大,也是電容位置放得不對導(dǎo)致的,改成先經(jīng)過電容后,就好了.

3)輔助回路

4)反饋回路:反饋回路要遠離干擾源,走線包地,盡量短.

5)泄放回路:如下圖示,基本最小回路走線.

有人會問,底層不是高壓嗎?頂層走線下面還走子底層呢?板厚一般是1.6mm,不滿足電氣間隙和爬電距離啊?

這里要說明下,電氣間隙和爬電距離都是空間上的,中間沒有絕緣物的!看下圖應(yīng)該就很清楚了.

那么到底強電雙面板能不能交叉走線呢?網(wǎng)上可以查到各種FR-4的材質(zhì)報告,如下圖,只是截取了其中的一種,百度百科:平行層向擊穿電壓（于90±2℃變壓器油中）：≥40KV

我還是不放心,于是去立創(chuàng)上問了:

多方證明,FR-4,頂層和底層可以走強電的.我想說的是,就算沒找到問題本源,一定要找到問題的奇點,這個奇點就是保證不會出問題的點,墨非定理說,有多種辦法去解決問題,如果其中有一種辦法會出問題,那么一定會有人選擇這種方法.我說,如果研發(fā)過程中存在疑點,那么這個疑點一定會在后面的過程出現(xiàn),你絕對逃不過!