規(guī)范編碼：

硬件電路設(shè)計(jì)規(guī)范

版本：V2.0密級(jí)：機(jī)密

DCGLOBAL執(zhí)筆人：朱春輝頁數(shù)：共26頁

協(xié)助電源設(shè)計(jì)規(guī)范

2002年7月30日發(fā)布2002年7月30E實(shí)

施

艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司

刖5

本規(guī)范于本02年7月30日首次發(fā)布:

本規(guī)范起草單位：一次電源、探討管理部技術(shù)管理處;

本規(guī)范執(zhí)筆人：朱春輝

本規(guī)范主要起草人：朱春輝；

本規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化審查人：林攀；

本規(guī)范批準(zhǔn)人：曹升芳

本規(guī)范修改記錄：2005-06-01

更改信息表

版本更改緣由更改說明更改人更改時(shí)間

補(bǔ)充部分內(nèi)容增加與規(guī)格書吳連日2005-06-01

V2.0的聯(lián)系、增加

低溫系列芯片

等

書目

關(guān)鍵詞..........................................................7

1來源...........................................................8

2適用范圍......................................................8

3滿意技術(shù)指標(biāo)..................................................8

4設(shè)計(jì)原則與要求................................................10

5實(shí)現(xiàn)方案.......................................................10

5.1方案（拓?fù)洌┻x擇........................................10

5.2反激變換器實(shí)現(xiàn)方式....................................11

6電路設(shè)計(jì).......................................................12

6.1限制芯片的選擇.........................................12

限制芯片類型..........................................12

選擇方法.............................................14

6.2384X的外圍電路設(shè)計(jì).....................................14

6.2.1振蕩電路..........................................15

基準(zhǔn)去耦................................................15

軟啟動(dòng)電路...........................................17

電源去耦.............................................17

6.3啟動(dòng)限制...............................................18

6.4啟動(dòng)電路..............................................18

通用設(shè)計(jì).............................................18

VCC不帶負(fù)載...........................................20

VCC同時(shí)有其它負(fù)載.....................................20

6.5開關(guān)頻率的確定..........................................21

6.6電流采樣電路............................................21

6.7變壓器的設(shè)計(jì)...........................................22

6.8開關(guān)管與驅(qū)動(dòng)電路......................................24

6.9開關(guān)管汲取與鉗位電路..................................24

6.10整流二極管...........................................25

6.11整流二極管汲取電路...................................26

6.12輸出濾波電路.........................................26

6.13后級(jí)穩(wěn)壓.............................................27

6.14鉗位電路.............................................27

6.15環(huán)路設(shè)計(jì)..............................................27

環(huán)路設(shè)計(jì)要求...........................................27

不隔離限制的環(huán)路設(shè)計(jì)...................................28

隔離限制的環(huán)路設(shè)計(jì).....................................28

6.16短路愛護(hù).............................................29

6.17輸入愛護(hù).............................................30

6.18安規(guī)設(shè)計(jì)（包括光耦和變壓器短路）.......................31

安規(guī)距離...............................................31

器件的安規(guī).............................................31

滿意安規(guī)試驗(yàn)的要求.....................................31

6.19EMC設(shè)計(jì)..............................................32

輸入EMI................................................32

靜電...................................................32

輻射...................................................32

浪涌...................................................33

6.20工藝與可生產(chǎn)性.......................................33

工藝...................................................33

可測試性...............................................33

容差設(shè)計(jì)...............................................33

6.21其它..................................................34

7電路調(diào)測.......................................................34

8閱歷案例.......................................................36

8.1II1412M1的串聯(lián)電阻。.....................................36

8.2PSM-A9啟動(dòng)失敗問題....................................37

8.3PSM-A啟動(dòng)失敗問題....................................37

8.4PSM-A10紋波問題......................................37

8.5PSM-A和PSM-A93843-PIN3電壓超標(biāo).....................37

8.6H6412Z的UC38C43損壞問題..............................38

8.7IID4850的風(fēng)扇電源問題..................................38

9元器件清單....................................................39

10附件清單......................................................39

摘要

協(xié)助電源的功能是供應(yīng)模塊內(nèi)的各級(jí)限制電路、各功能電路、監(jiān)控電

路和功率模塊驅(qū)動(dòng)電路所需電源。其輸入電壓范圍一般較寬，并需滿意安

規(guī)要求，輸出功率一般小于30W。

本規(guī)范內(nèi)容總結(jié)了一次電源整流模塊協(xié)助電源和監(jiān)控模塊協(xié)助電源

電路，參考了二次電源相關(guān)的CBB,確定了一次電源協(xié)助電源的設(shè)計(jì)方法

和關(guān)鍵要點(diǎn)。從器件選擇、工藝要求、單元電路等幾個(gè)層次作了規(guī)范，列

舉常見問題，附錄介紹了次電源主要運(yùn)用的協(xié)助電源電路。

關(guān)鍵詞

反激式變換器：

在開關(guān)電源中有一類變換器，在功率管導(dǎo)通時(shí)，電感/高頻變壓器將

電能變?yōu)榇拍軆?chǔ)存起來，功率管截止時(shí)，電感/高頻變壓器將原來儲(chǔ)存的

磁能變?yōu)殡娔?，傳遞給負(fù)載。這種變換器稱為反激式變換器。

峰值電流型PWM限制：

在脈寬比較器的輸入端干脆用峰值電流信號(hào)與電壓誤差放大器輸出

信號(hào)進(jìn)行比較。在每個(gè)開關(guān)周期的起先，功率管開通，其電流上升，當(dāng)峰

值電流信號(hào)達(dá)到電壓誤差放大器的輸出時(shí)，功率管關(guān)斷。它動(dòng)態(tài)特性好，

能逐波限流。

DCM：Discontinuecurrentmode電感電流不連續(xù)。

CCM：Continuecurrentmode電感電流連續(xù)。

1來源

本規(guī)范中的電路來源于公司正在或曾經(jīng)大量生產(chǎn)的HD4820-5

（H4412Z）,HD4825-3（公司內(nèi)部型號(hào)為H6412Z）,HD4850（公司內(nèi)部型號(hào)

H1415Z）,HD4850-2（公司內(nèi)部型號(hào)為H2415Z）HD48100（公司內(nèi)部型號(hào)

H141AZ）,HD4850（公司內(nèi)部型號(hào)H1415Z）（AC/DC模塊的PFC電路,和PSM

-A,PSM—A9,PSM—A10的協(xié)助電源，并參考了一次電源、二次電源和工

業(yè)電源相關(guān)CBB、設(shè)計(jì)規(guī)范、測試規(guī)范等。

2適用范圍

是一次電源全部產(chǎn)品的協(xié)助電源設(shè)計(jì)必需參考的規(guī)范。

3滿意技術(shù)指標(biāo)

對(duì)于全部一次電源整流模塊和監(jiān)控模塊的協(xié)助電源或其它類的一次電

源的協(xié)助電源，均必需有相應(yīng)的協(xié)助電源規(guī)格書。規(guī)格書內(nèi)容由協(xié)助電源

需求方與設(shè)計(jì)方共同探討確定，格式和詳細(xì)條款依據(jù)《一次電源協(xié)助電源

規(guī)格書模板》要求進(jìn)行規(guī)定，并要經(jīng)過相應(yīng)的協(xié)助電源專家、需求方成員、

設(shè)計(jì)方成員、測試部人員、項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)組成的評(píng)審委員會(huì)開會(huì)評(píng)審?fù)ㄟ^。在

協(xié)助電源開發(fā)過程中，如須要對(duì)協(xié)助電源規(guī)格書的某些條款進(jìn)行更改，必

需經(jīng)過需求方與設(shè)計(jì)方共同探討同意后，提交評(píng)審委員會(huì)評(píng)審?fù)ㄟ^后方可

進(jìn)行更改。項(xiàng)目開發(fā)時(shí)建立產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹時(shí)必需有協(xié)助電源規(guī)格書條款和相

應(yīng)圖號(hào)，項(xiàng)目完成后，協(xié)助電源規(guī)格書也必需進(jìn)行歸檔。

任一協(xié)助電源規(guī)格書中都必需有的項(xiàng)目為：輸入電壓范圍、輸出電壓

整定值與波動(dòng)范圍、工作溫度和貯存溫度、紋波與噪聲、負(fù)載調(diào)整率、電

壓調(diào)整率、開機(jī)過沖、開關(guān)機(jī)特性、輸出功率、輸出最小固定負(fù)載、輸出

電流、交互調(diào)整特性、輸入瞬態(tài)沖擊電壓、縱路穩(wěn)定性、成本與面積（體

積）、安規(guī)、輸出短路、凹凸溫工作、高溫貯存、低溫貯存、恒定濕熱、

凹凸溫循環(huán)、振動(dòng)、沖擊、跌落、運(yùn)輸、低氣壓、EMC等。其中凹凸溫工

作、高溫貯存、低溫貯存、恒定濕熱、凹凸溫循環(huán)、振動(dòng)、沖擊、跌落、

運(yùn)輸、低氣壓、EMC等項(xiàng)目應(yīng)與整機(jī)一樣，隨整機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，協(xié)助電源不

單獨(dú)進(jìn)行此類試驗(yàn)。另外對(duì)于監(jiān)控模塊協(xié)助電源，動(dòng)態(tài)響應(yīng)也應(yīng)列為必選

項(xiàng)目，而對(duì)于整流模塊協(xié)助電源，動(dòng)態(tài)響應(yīng)則為可選項(xiàng)目。

有些電源指標(biāo)對(duì)于一般的協(xié)助電源來說不是很重要，除非有特殊要求,

故此類項(xiàng)目歸為可選項(xiàng)目，主要有如下項(xiàng)目：溫度系數(shù)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、容性

負(fù)載、最大輸入電流、協(xié)助電源開關(guān)頻率、動(dòng)態(tài)輸入電壓、啟動(dòng)沖擊電流、

效率、穩(wěn)壓精度、絕緣電阻、耐壓等。

另外在些電源指標(biāo)和功能對(duì)于一般的協(xié)助電源來說是不作要求或沒有

的，假如某個(gè)協(xié)助電源對(duì)此類指標(biāo)有要求時(shí)，須要在協(xié)助電源規(guī)格書中進(jìn)

行特殊規(guī)定。此類項(xiàng)目主要有：輸出電壓可調(diào)性、輸出電壓雜音、輸出電

壓上升時(shí)間、輸出電壓開機(jī)時(shí)間、啟動(dòng)延時(shí)F寸間、開機(jī)/關(guān)機(jī)時(shí)的輸出電

壓時(shí)序、音頻隔離度、輸入電壓過壓愛護(hù)、輸出電壓過壓愛護(hù)、輸入電壓

欠壓愛護(hù)、輸出電壓欠壓愛護(hù)、輸出限流功能、過溫愛護(hù)等。

4設(shè)計(jì)原則與要求

協(xié)助電源必需按下列原則設(shè)計(jì)：

（1）協(xié)助電源設(shè)計(jì)首先要滿意相應(yīng)協(xié)助電源規(guī)格書中各項(xiàng)指標(biāo)的要求，

且協(xié)助電源的牢靠性必需高于主電路牢靠性，故其各功率器件的降額幅

度應(yīng)略大于主電路的功率降額幅度。。

（2）協(xié)助電源設(shè)計(jì)在滿意牢靠性第一的要求同時(shí)，其它性能指標(biāo)以適用

為主，不要求各性能指標(biāo)做得最精最好，而是要求協(xié)助電源追求最低的

綜合成本。

（3）協(xié)助電源的安規(guī)等級(jí)要與整機(jī)保持一樣，協(xié)助電源必需滿意整機(jī)相

應(yīng)的安規(guī)要求，如不作特殊說明應(yīng)滿意EN60950的要求。

（4）協(xié)助電源設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮對(duì)整機(jī)EMC性能的影響，對(duì)于監(jiān)控協(xié)助電

源，應(yīng)在輸入電路中加入EMC濾波網(wǎng)絡(luò)，并在實(shí)際測試過程中對(duì)濾波網(wǎng)

絡(luò)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

5實(shí)現(xiàn)方案

5.1方案（拓?fù)洌┻x擇

可以實(shí)現(xiàn)協(xié)助電源功能的方案有許多種，包括

反激變換器

正激變換器

取自主變繞組（僅用于整流模塊協(xié)助電源）

其中競爭對(duì)手SwitchtccR648的協(xié)助電源取自主變，但目前不適合一

次電源的運(yùn)用。正激變換器一般用在功耗較大的協(xié)助電源中。因此，反激

變換器是一次電源目前首選的方案，如沒有特殊的要求，應(yīng)采納反激變換

器方案。

5.2反激變換器實(shí)現(xiàn)方式

反激變換器工作原理在常用的開關(guān)電源書中都有介紹，這里僅作筒潔

說明。

反激變換器實(shí)現(xiàn)多路輸出穩(wěn)壓電壓框圖如圖lo環(huán)路限制一般采納電

壓誤差放大限制峰值電流的方式。多路輸出的一路通過反饋而穩(wěn)定，其它

路或者不穩(wěn)壓，或者加后級(jí)穩(wěn)壓（如三端穩(wěn)壓）。

限制器件有兩類，一是以UC384X為代表，須要外加開關(guān)管。一類以

TopSwitch為代表，集成了限制芯片和開關(guān)管，外圍電路簡潔。

一次電源一般運(yùn)用UC384X集成電路作限制器，并在二次電源、工業(yè)電

源大量應(yīng)用，因此目前應(yīng)運(yùn)用UC384X系列限制芯片或低溫系列芯片。

圖1:反激式多路輸出變換器框圖

6電路設(shè)計(jì)

6.1限制芯片的選擇

6.1.1限制芯片類型

6.1.1.1幾種類型限制芯片對(duì)比（UC的芯片為例）

UC384X系列有許多芯片，差別為電源電壓，最大占空比，啟動(dòng)電流等

不同。

啟動(dòng)電源電壓關(guān)斷電源電壓最大占空比

UC384216(14.5-17.5)10(8.5-11.5)97%(95-100%)

UC38438.4(7.8-9.0)7.6(7-8.2)97%(95-100%)

UC384416(14.5-17.5)10(8.5-11.5)48%(47-50%)

UC38458.4(7.8-9.0)7.6(7-8.2)48%(47-50%)

注：設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)特殊留意到電源電壓具有肯定的范圍，例如UC3842的最

高啟動(dòng)電可達(dá)到17.5V；UC3843的最高關(guān)斷電壓可達(dá)到8.2V。

6.1.1.2留意不同后綴的芯片差別（以ST為例）

UC3843為例，有UC3843、UC3843A,UC3843B三種版本，參數(shù)上有差別。

例如，對(duì)啟動(dòng)電流，UC3843為0.5mA,最大1mA,而UC3843A和UC3843B為

0.3mA,最大0.5mA。電壓誤差放大器輸出電流，UC3843為0.8mA,最小

0.5mA。UC3843A和IC3843B為1mA,最小為0.5mA。留意不同廠商的參數(shù)

差別。

6.1.1.3留意同型號(hào)不同廠商的器件，參數(shù)可能有差別

例如KA3843B和UC3843B(ST)的差別(部分)

序號(hào)參數(shù)UC3843(ST)KA3843(FSC)

1振蕩器振蕩頻率49<52<5547<52<57KHz

Tj=25度KHz

5最大占空比94%<96%<95%<97%<

100%100%

6耗電啟動(dòng)電流<0.3mA<<0.45mA<lmA

0.5mA

工作電流<14mA<<12mA<17mA

17mA

輸出汲取電流2<12<mA2<7<mA

輸出供應(yīng)電流-0.5VTV-0.6<-1<

mAmA

6.1.1.4低溫系列的芯片

全球系列的產(chǎn)品一般要求的環(huán)境溫度范圍較寬，溫度下限要求均超過

TOC以下，像全球監(jiān)控要求的溫度范圍就為-40℃S+75°C,協(xié)助電源所

用的器件都要滿意溫度范圍要求，特殊是主要功率器件和限制芯片均要采

納低溫器件，像光耦、基準(zhǔn)源、MOSFET、PWM芯片等，目前公司現(xiàn)在器件

平臺(tái)上低溫協(xié)助電源用PWM芯片的主要參數(shù)如下表:

大

存

最

貯

型號(hào)工作環(huán)工作結(jié)UVLO最大啟最大

空

占

溫

境溫度溫Tj度ON/OFF動(dòng)電流工作

g比

TstTSTART-電流

UPIDD

UCC28C43D-40℃150℃-65℃96%8.4V/7.6VlOOuA3mA

toto

105℃150℃

M1C38C43B-40ri5or-65V96%8.4V/7.6V200uA6mA

to85℃to

150℃

UC2843B-25℃150℃-65℃96%8.4V/7.6V0.5mA17mA

to85℃to

150℃

其中UCC28C43和MIC38C43對(duì)應(yīng)系列為BiCMOS型芯片，UCC28C43X最

高電源供電電壓為18V,MIC38c43X最高電源供電電壓為20V,UC2843X最

高電源供電電壓為30V,設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)留意其它參數(shù)的不同。另不同后綴不

同型號(hào)的參數(shù)均有變更，選型時(shí)要留意選取適合要求的芯片。

6.1.2選擇方法

對(duì)低電壓輸入的協(xié)助電源，應(yīng)當(dāng)用代電壓工作的UC3843/5或其改進(jìn)

型（以下以3843/5也包括其改進(jìn)型）。例如，監(jiān)控電源如輸入電壓最低至

18V,若選擇UC3842,最高啟動(dòng)電壓17.5V,不利于啟動(dòng)電路設(shè)計(jì)。

芯片電壓的選擇也取決于芯片工作時(shí)的電壓。例如，有些協(xié)助電源芯

片和其它電路共用電源，當(dāng)不希望使電路出現(xiàn)高于17.5V的電壓時(shí)，應(yīng)采

納UC3483/5而不能采納UC3842/4

對(duì)設(shè)計(jì)時(shí)不出現(xiàn)占空比＞50%的狀況，應(yīng)當(dāng)采納3844/5與其改進(jìn)型芯

片，限定占空比有利于電流環(huán)的穩(wěn)定。

對(duì)十工作環(huán)境溫度低于-5C以下的協(xié)助電源，PWM脈寬調(diào)制芯片要選擇

低溫系列的芯片。

6.2384X的外圍電路設(shè)計(jì)

圖2U1

UC3843B

--------VREFVCC

--------RT.CTCOMP

G——OUTVFB

--------GNDISEN

6.2.1振蕩電路

振蕩電路的參數(shù)依據(jù)工作頻率和手冊的公式確定。依據(jù)規(guī)格書的要求或

設(shè)計(jì)須要確定振蕩頻率fs。

先確定Ct后確定Rt。Ct值同時(shí)會(huì)影響最大占空比。

另外，Ct過小易受干擾，不應(yīng)小于1000P,通常應(yīng)設(shè)計(jì)在2200P到

4700P,最大占空比滿意要求時(shí)選較大的電容。同時(shí)，Ct容值的變更會(huì)影

響振蕩頻率，應(yīng)采納精度不低于5%的電容，考慮溫度特性，應(yīng)選用NPO材

質(zhì)的電容為佳。

電阻Rt應(yīng)滿意降額，精度達(dá)到1%即可。

U1

UC3843B

VREFVCC

：C1

RT>CTCOMP

OUTVFB

GNDISEN

圖3

6.2.2基準(zhǔn)去耦

基準(zhǔn)的去耦電容是必需有的。其取值考慮兩方面的因素：

-一對(duì)啟動(dòng)過程的影響

—-去耦作用

如C1過大，則VREF建立時(shí)間太慢，影響啟動(dòng)時(shí)序（二次電源有這方

面案例）。如C1太小，則起不了去耦作用。舉薦運(yùn)用0.1UF的電容，不能

大于lUFo

PCB中，C1應(yīng)加在靠近VREF之處。

6.2.3斜波補(bǔ)償

當(dāng)占空比＞50%時(shí)，應(yīng)考慮運(yùn)用斜波補(bǔ)償使電流環(huán)穩(wěn)定。

U1

依據(jù)二

用圖4所示的斜波補(bǔ)償電路。

Q1運(yùn)用高頻小功率三極管，依據(jù)我司的器件平臺(tái)，可選擇2N4401。

R2是射隨電阻，確定三極管的偏置，通常取220歐。

C2用于高頻耦合，使溝通信號(hào)加到PIN3,一般取0.01UF。

R1與PIN3的采樣電阻確定補(bǔ)償?shù)纳疃?。補(bǔ)償深度取決于采樣到的電

感電流的變更率。

也可以不接C2,形成直流補(bǔ)償。運(yùn)用直流補(bǔ)償時(shí)，應(yīng)留意可能對(duì)峰值

限流點(diǎn)有較大影響，特殊是在耍求低溫較低的環(huán)境溫度時(shí)當(dāng)溫度最低、輸

入電壓最小、輸出功率最大的狀況下協(xié)助電源能否正常工作，輸出是否進(jìn)

行限流態(tài)。

U1

UC3843

圖5

6.2.4軟啟動(dòng)電路

軟啟動(dòng)電路的作用是使輸出脈寬逐步增加，避開對(duì)開關(guān)管、變壓器有

過大的沖擊。

軟啟動(dòng)電路時(shí)間過長時(shí)，簡潔使VCC電壓下降過多后電源才達(dá)到壬常

值，使電路產(chǎn)生不能啟動(dòng)的危急。

軟啟動(dòng)的時(shí)間取決于C3的值以與芯片COMP輸出的最大輸出電流，即

PIN1(COMP)的輸出電流對(duì)C3充電到正常工作電壓的時(shí)間,當(dāng)PIN1還連

接其它電路時(shí)，還要考慮這些電路的分流作用。通常C3取0.1UF。

R3的作用時(shí)維持啟動(dòng)后C3上的高電壓，通常取100K。

DI、D2用一般的二極管即可。插件一般用1N4148,如采納表貼器件,

可以使D1D2在同一封裝中。

6.2.5電源去耦

VCC上除了接較大容量的電解電容外，還需有高頻去耦電容。一股采

納0.1UF-1UF的電容。

6.3啟動(dòng)限制

一些協(xié)助電源應(yīng)用中，可能須要限制協(xié)助電源的是否工作。

圖6

該限制功能通過拉低軟啟動(dòng)的C3電容上電壓實(shí)現(xiàn)。如圖6,通過外部

限制信號(hào)，當(dāng)須要協(xié)助電源關(guān)機(jī)時(shí)，使Q2飽和導(dǎo)通實(shí)現(xiàn)。

Q2通常用2N440K

6.4啟動(dòng)電路

6.4.1通用設(shè)計(jì)

目前所用的協(xié)助電源都須要有自舉功能。自舉電路必需確保在協(xié)助電

源應(yīng)當(dāng)工作的所用條件能啟動(dòng)，包括集成電路參數(shù)、電容容量誤差、電阻

精度等全部變更在內(nèi)。

圖7

圖7中D3輸入來自變壓器。啟動(dòng)過程為：Vin通過R4對(duì)C4和C1充

電，當(dāng)VCC電壓達(dá)到芯片的啟動(dòng)電壓時(shí)，協(xié)助電源啟動(dòng)，VCC電壓下降。

然后，占空比漸漸增大，VCC電壓仍舊下降，當(dāng)饋電支路供應(yīng)能量漸漸增

加并超過限制電路所需的能量時(shí)，VCC起先上升，當(dāng)占空比達(dá)到正常工作

時(shí)的占空比，VCC才能穩(wěn)壓在工作電壓上，因此前面軟啟動(dòng)電路中的C3不

能過大，否則簡潔導(dǎo)致無法啟動(dòng)。

啟動(dòng)過程與負(fù)載、輸入電壓、限制器COMP的最大輸出電流、C4、C3

等多個(gè)參數(shù)有關(guān)，而這些參數(shù)都有肯定的范圍或隨時(shí)間有肯定變更。為確

保電源能夠啟動(dòng)，應(yīng)留有足夠余量。目前要求在最惡劣條件下，VCC電壓

的下降不大于芯片最小開機(jī)電壓與最大關(guān)機(jī)電壓回差的l/3o要求在各種

工作溫度范圍內(nèi)、輸入電壓全范圍內(nèi)、輸出負(fù)載全范圍內(nèi)協(xié)助電源均應(yīng)能

正常啟動(dòng)。圖中R4依據(jù)最低輸入電壓Vinmin、芯片的最高啟動(dòng)電壓Vstmax

和限制芯片的最大啟動(dòng)電流Istmax設(shè)計(jì)：

R4<(Vinmin-Vstmax)/Istmax

并留意Vinmin是指能加到R4的電壓，小于要求的輸入電壓值。最高

啟動(dòng)電壓和最大啟動(dòng)電流應(yīng)按同編碼下不同器件中最大的來設(shè)計(jì)二并需肯

定裕量：對(duì)于直流輸入DC/DC整流模塊和監(jiān)控模塊的協(xié)助電源的輸入電壓

范圍應(yīng)比相應(yīng)模塊的輸入電壓范圍寬2Vdc、5Vdco另外，給384X芯片供

電的電壓一方面應(yīng)確保384X在任何應(yīng)當(dāng)工作的狀況不被關(guān)斷，另一方面

要使驅(qū)動(dòng)的MOS管柵電壓不超過規(guī)定的要求。因此3843/5的供電電壓應(yīng)

在11—16V范圍,3842/4的供電電壓應(yīng)取在14-16V

6.4.2VCC不帶負(fù)載

有些狀況下，限制芯片的電源沒有其它負(fù)載，此時(shí)干脆整流。但因負(fù)

載小，受其它的影響很大，因此須在整流二極管上串聯(lián)電阻。

電阻的阻值可依據(jù)VCC的電壓受負(fù)載影響確定，一般在10-30歐。

圖8

二極管的耐壓依據(jù)其承受的反壓確定，其它參數(shù)應(yīng)滿意降額要求。插

件可用UG2D。輸入電壓V70V協(xié)助電源的依據(jù)耐壓可用BAV70（70V）＞BAS21

（200V/單管）、BAV23（200V/雙管）。

6.4.3VCC同時(shí)有其它負(fù)載

當(dāng)限制芯片的那一路電源上同時(shí)有其它負(fù)載時(shí)，應(yīng)采納啟動(dòng)隔離的電

路,使該部分不影響啟動(dòng)。如圖9,通過增加二極管D4實(shí)現(xiàn),D4可用BYV26Eo

R6是必需的，目的是防止其它負(fù)載變更或輸入電壓變更對(duì)輸出電壓變

更過大。其數(shù)值可依據(jù)實(shí)際狀況調(diào)整。

假如VCC2所帶負(fù)載很小，應(yīng)在D3上串聯(lián)電阻（參考圖8）來提高對(duì)

VCC2對(duì)輸入電壓和負(fù)載變更的穩(wěn)定性。

6.5開關(guān)頻率的確定

考慮到成本、體積、牢靠性等因素，協(xié)助電源的開關(guān)頻率選擇在100KHZ

-300KHZ比較合適。

6.6電流采樣電路

電流采樣器件有兩種，一種用電阻，一種用電流互感變壓器。在電流

較大時(shí)為減小采樣的功耗，一般采樣電阻功耗大于0.5W時(shí)可運(yùn)用電流互

感器。兩種狀況濾波電路的設(shè)計(jì)一樣的。

圖10

R8和C6對(duì)采樣電流濾波，目的濾了開通瞬間引起的尖峰。但過大的時(shí)間

常數(shù)不能使采樣電流與時(shí)響應(yīng)，因此設(shè)計(jì)要同時(shí)考慮兩方面的因素,對(duì)

100K左右的關(guān)頻率，R8可運(yùn)用470歐電阻，C6可運(yùn)用220P電容，詳細(xì)參

數(shù)由調(diào)試確定。PCB上C6應(yīng)放在靠近PIN3的地方。

采樣電阻R7確定了峰值限流點(diǎn)，選擇原則為：在全部需正常工作的

條件下，協(xié)助電源不能限流。通常較簡潔到限流點(diǎn)的條件是最低輸入電壓,

最低工作溫度、最大負(fù)載。設(shè)計(jì)應(yīng)留意到一些容量因素，包括限制芯片限

流點(diǎn)。對(duì)384X系列其限流誤差為±10%（Isen比較電壓為0.9T.IV）?？?/p>

慮到其它因素的影響，實(shí)際應(yīng)留有20%以上的余量。R7采納1%精度金膜電

阻，應(yīng)滿意降額要求。

采納電流互感器的電路中，電流互感器統(tǒng)一采納1：100的互感器，

公司有編碼0906000：。

D5應(yīng)采納開關(guān)二極管，插件用1N4148,貼片用BAV70、BAW56。R9為

幾百至幾K的電阻，通常為1k。

6.7變壓器的設(shè)計(jì)

目前開發(fā)的產(chǎn)品中所用的協(xié)助電源，開關(guān)頻率都大于100KHZ,并且電

流的諧波成份大。

變壓器的設(shè)計(jì)與通常的開關(guān)變壓器的設(shè)計(jì)方法一樣。設(shè)計(jì)中應(yīng)留意以

下幾點(diǎn)：

一一線徑在可行的工藝條件下盡量細(xì)，目前舉薦運(yùn)用0.1mm多股線或

0.21mm線繞制，這是考慮到趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)的作用。

——變壓器最大電流應(yīng)以可能的最惡劣條件設(shè)計(jì)，牢靠的最大電流是

限流點(diǎn)。

——應(yīng)考慮到滿意安規(guī)距離的占空比損失。

——在滿意體積等差異的狀況下，應(yīng)采納已大量應(yīng)用的磁芯和骨架，

可降低成本。

——反激變壓器一般有氣隙，應(yīng)留意氣隙有誤差，從而電感量應(yīng)考慮

有10%的誤差。

變壓器詳細(xì)設(shè)計(jì)方法有多種，這里供應(yīng)一種計(jì)算方法。假設(shè)已知條件:

最大輸出功率：Po

開關(guān)頻率：f

預(yù)料效率：n

輸入電壓：Vinmin-Vinmax

個(gè)/IITzl

L(I2-Tl)=D*T*Vin

------------------------------(1)

平均輸入電流Iin=(12+11)D/2式中D為占空比。

因Vin*Iin=Pin因此，D(12+H)/2=Pin/Vin?

-------------------(2)

由此得到：I2-Il=DTVin/L

12+Il=2Pin/DVin

式中占空比是最大占空比，為設(shè)計(jì)的已知值。假如是能量完全傳遞形

式，H=0,可解出上式中的L和12。假如能量不完全傳遞形式，電感量

確定電感電流形式，需綜合選擇。

實(shí)際狀況下，對(duì)正常工作狀態(tài)，工作在DCM方式下更有利。一方面電

感量減小，同時(shí)開關(guān)管損耗減小。但對(duì)工作范圍很寬的協(xié)助電源，可以在

低輸入電壓時(shí)工作在能量不完全傳遞狀態(tài)(即CCM方式)，CCM方式占空比

可超過50%(當(dāng)占空比超過50%時(shí)要采納斜坂補(bǔ)償電路。)，這樣對(duì)寬輸入

電壓范圍輸入上下限設(shè)計(jì)較為簡潔，否則會(huì)引起輸入上限時(shí)占空比接近與

零的現(xiàn)象。

設(shè)計(jì)變壓器時(shí)肯定要考慮磁芯的最大磁通密度Bmax,一般狀況下要求

Bmax<0.2T,當(dāng)采納DCM模式時(shí)，Bmax=Brmax+ABmax,當(dāng)采納CCM模式

時(shí)，Bmax=Brmax+Bdcmax+ABmax/2。

最終推斷設(shè)計(jì)是否合理的是實(shí)際工作時(shí)：線圈和磁芯的溫升滿意要

求，磁通密度有適當(dāng)裕量，因此調(diào)試時(shí)應(yīng)留意這兩方面。

6.8開關(guān)管與驅(qū)動(dòng)電路

協(xié)助電源開關(guān)管用MOS管，選擇的關(guān)鍵是滿意電流、電流、結(jié)溫、柵

電壓等降額要求。

目前的協(xié)助電源，低輸入電壓通常用IRE640N,高輸入電壓用2N90

(15060053)o

MOS驅(qū)動(dòng)電路簡潔，柵極串聯(lián)幾歐到幾十歐的電阻。電阻過大效率降

低，過小則易產(chǎn)生振蕩。一般用10歐左右比較合適。

MOS管柵漏極須并聯(lián)一電阻，通常取10K。從運(yùn)用閱歷看，無須并聯(lián)穩(wěn)

壓管。

6.9開關(guān)管汲取與鉗位電路

圖11

開關(guān)管的汲取電路通常采納RCD汲取電路。假如尖峰仍不能達(dá)到要求,

可再加RC汲取電路。

二極管D5須滿意各項(xiàng)降額，選擇時(shí)要求主要考慮開關(guān)速度和耐壓。

D5的耐壓應(yīng)大于電源電壓+C7電壓。在低輸入電壓的電源中用LG2D,在

高輸入電的電源中用BYV26E,MURHOOo

C7一般取較大的容值，一般為0.01UF-0.lUFoR10主要考慮功就滿

意降額要求。

電路盡量采納調(diào)整RCD汲取參數(shù)達(dá)到汲取要求。假如必需再加RC汲

取，R11和C8的時(shí)間常數(shù)應(yīng)遠(yuǎn)小于開關(guān)周期，主要考慮用最小的功耗取得

滿意要求的汲取效果。應(yīng)留意對(duì)MOS管功耗的影響。

6.10整流二極管

一般采納快復(fù)原二極管，各路整流二極管主要考慮電流、電壓、結(jié)溫

的降額。UG2D,BYV26A與其同編碼器件是這里常用的快復(fù)原二極管，從

SMALL設(shè)計(jì)閱歷來看，協(xié)助電源輸出電壓電流較低時(shí)，可采納肖特基二極

管，這對(duì)EMC有較大影響。

6.11整流二極管汲取電路

當(dāng)整流二極管尖峰不能滿意降額要求時(shí)，須采納汲取電路。一般都采

納RC汲取電路。RC串聯(lián)電路并聯(lián)在

C9R12

D6

圖12

C9和R12的值主要通過調(diào)試確定。C9應(yīng)選擇高頻特性好的瓷片電容,

R12用金膜電阻。主要考慮耐壓和功耗降額。

6.12輸出濾波電路

負(fù)載電流很小的輸出支路，例如僅供限制芯片工作的供電電路，可以

用RC濾波。濾波電容主要考慮耐壓要求。電解電容一律采納105度的電

容。

負(fù)載電流較大的輸出支路，一般采納CLC的濾波電路方式。電解電容

主要考慮紋波電流、耐壓與公司器件平臺(tái)要求。作為高頻濾波的電解電容

一律采納

圖13

105度的高頻電容。在滿意紋波要求的狀況下，L1應(yīng)盡量減小體積和成本。

Cl1和C13采納0.1TUF的電容。耐壓應(yīng)滿意降額要求。采納0.1UF/50V

的電容因其量大而具有成本優(yōu)勢，應(yīng)盡量采納。

6.13后級(jí)穩(wěn)壓

在輸出電壓精度不滿意要求時(shí)，須要后級(jí)穩(wěn)壓。一般采納穩(wěn)壓集成電

路，可依據(jù)須要選擇型號(hào)和封裝形式。運(yùn)用中應(yīng)滿意穩(wěn)壓集成電路手冊規(guī)

定的要求。盡量運(yùn)用其手冊舉薦電路。

6.14鉗位電路

有些輸出須要鉗位愛護(hù)，目前都采納TVS管。

運(yùn)用時(shí)應(yīng)留意要最惡劣條件下，TVS只能流過很小的電流，否則簡潔

損壞TVS管和前級(jí)電路。設(shè)計(jì)時(shí)留意TVS管穩(wěn)壓精度較差，必需留有足夠

余量。一般要求最惡劣條件*105%的電壓下，TVS管的電流VlmA。

最惡劣條件指：輸出最大，TVS管在工作溫度范圍內(nèi)可能的最小值。

6.15環(huán)路設(shè)計(jì)

6.15.1環(huán)路設(shè)計(jì)要求

以4194環(huán)路測試儀測試結(jié)果作為推斷依據(jù)，要求在全部可能的正常

工作條件下，30度〈相位裕量＜150度，增益裕量＞6dB。

可能的工作條件包括，工作溫度范圍，可能的負(fù)載變更（如風(fēng)扇轉(zhuǎn)速

變更、繼電器是否吸合等），正常工作的輸入電壓范圍，器件參數(shù)的范圍

（如電解電容容量的偏差、工作頻率的漂移等）。

通過環(huán)路穩(wěn)定輸出路，其負(fù)載不應(yīng)當(dāng)很大的或快速的變更，否則簡潔

影響其它路輸出，并使設(shè)計(jì)變得困難。

6.15.2不隔離限制的環(huán)路設(shè)計(jì)

通常采納限制芯片內(nèi)部基準(zhǔn)，環(huán)路限制簡潔。

圖14

依據(jù)現(xiàn)有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)閱歷，對(duì)384X芯片限制的電路，用在PINK2

間接RC的方法都能得到穩(wěn)定的環(huán)路。

R13的阻值過小時(shí)會(huì)惡化負(fù)載調(diào)載率。

C14可用寬片電容、金膜電容、片狀電容。C14過大時(shí)會(huì)影響輸出的動(dòng)

態(tài)性能，可能形成較大的過沖。詳細(xì)參數(shù)可通過測試調(diào)整。

6.15.3隔離限制的環(huán)路設(shè)計(jì)

通常采納431作為基準(zhǔn)和放大。

圖15

圖15是隔離限制的環(huán)路標(biāo)準(zhǔn)電路。在光耦前后都有補(bǔ)償電路，依據(jù)

調(diào)試的結(jié)果，可以運(yùn)用其中的一部分。

R18的取值與穩(wěn)壓的電壓有關(guān)，取值主要考慮到431輸出最低電壓時(shí),

光耦副邊汲取的電流大于3843輸出電流的最大值，這里要考慮光耦傳輸

比的容差，設(shè)計(jì)時(shí)以標(biāo)稱最小傳輸比的一半為依據(jù)。這是考慮到傳輸比還

與溫度有關(guān)。

光耦可采納常用的PS2701與同編碼器件。必需有安規(guī)認(rèn)證。

R20和R21由穩(wěn)壓電壓值和基準(zhǔn)電壓值確定。

R22、C16與R23、C17與濾波電路等參數(shù)有關(guān)，由調(diào)試實(shí)測確定。主

要考慮的因素是相位裕量、增益裕量、開機(jī)過沖、動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

6.16短路愛護(hù)

短路愛護(hù)通過原邊限流自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，一般不增加電路。沒有后級(jí)穩(wěn)壓的

電路中應(yīng)設(shè)計(jì)成電路能夠?qū)崿F(xiàn)打嗝愛護(hù)。

打嗝愛護(hù)的基本原理是輸出任一路短路時(shí)，限制芯片的供電電壓低于

關(guān)斷電壓，從而關(guān)斷限制，然后進(jìn)入下一輪的啟動(dòng)，并不停在啟動(dòng)和關(guān)斷

狀態(tài)循環(huán)。

實(shí)現(xiàn)打嗝愛護(hù)的關(guān)鍵是短路時(shí)限制芯片的供電電壓應(yīng)能降低到關(guān)斷

值以下，有兩種措施，對(duì)限制芯片獨(dú)立供電的，該路的整流二極管上串合

適的電阻，阻值為10-30歐。對(duì)不獨(dú)立供電還有其它負(fù)載的，一般簡潔

實(shí)現(xiàn)，如短路時(shí)該路電壓不能下降到限制芯片關(guān)斷電壓以下，可以加肯定

的死負(fù)載。

對(duì)供應(yīng)應(yīng)用戶其它設(shè)備供電的協(xié)助電源應(yīng)具有對(duì)隨意負(fù)載愛護(hù)的實(shí)

力，且該路負(fù)載的異樣不能影響協(xié)助電源本身正常工作。

6.17輸入愛護(hù)

輸入愛護(hù)有兩種方法，一是用熔斷器，一是用電阻。在監(jiān)控電源都用

保險(xiǎn)，在整流模塊的協(xié)助電源中，都用串聯(lián)電阻。

用熔斷器必需滿意降額和安規(guī)要求。

串聯(lián)電阻的選擇原則是：在正常工作條件下不影響正常工作，功耗盡

量??；在MOS短路時(shí)，該電阻能燒斷先于PCB燒斷。

該電阻后不能接大容量的電容。否則當(dāng)輸入含有較大的諧波成分時(shí)，

會(huì)使該電阻上產(chǎn)生較大的功耗而損壞該電阻。因此不能有＞0.1UF的電容。

同時(shí)該電阻應(yīng)具有較好的抗沖擊實(shí)力，確保正常沖擊條件下不會(huì)損

壞。一般用小小十2W/兒歐的電阻，詳細(xì)阻值通過試驗(yàn)確定。依據(jù)H2415

系列的閱歷，運(yùn)用2W10S7010647)的電阻。為確保牢靠性，盡可能運(yùn)

用2個(gè)2W10歐的電阻串聯(lián)。

D7

86.5V-TVS(15040015)

對(duì)監(jiān)控能由直流供電的設(shè)備，應(yīng)考慮防反接功能。該功能通過在

端口接

圖16

二極管實(shí)現(xiàn)。目前的應(yīng)用條件，串聯(lián)一個(gè)1N5402二極管接在保險(xiǎn)后可滿

意要求。

6.18安規(guī)設(shè)計(jì)

6.18.1安規(guī)距離

在PCB布板時(shí)應(yīng)滿意PCB設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。

6.18.2器件的安規(guī)

全部采納的器件應(yīng)滿意安規(guī)要求，特殊是光耦、保險(xiǎn)、電解電容等。

6.18.3滿意安規(guī)試驗(yàn)的要求

除了滿意安規(guī)距離，采納安規(guī)器件外，電路還應(yīng)滿意安規(guī)試驗(yàn)的要求,

包括在光耦或變壓器任一繞組短路、開關(guān)管GDS分別短路時(shí)，應(yīng)不出現(xiàn)起

火爆炸等危急。因此在設(shè)計(jì)電路時(shí)應(yīng)滿意這一要求。通常會(huì)有等效于開環(huán)

的狀況出現(xiàn)，因而須要適當(dāng)?shù)拇胧?/p>

方法1：輸出鉗位。(PSM-A9)

在某路輸出上加TVS管鉗位，環(huán)路斷開時(shí)，使輸電壓鉗位在某一電壓,

同時(shí)，設(shè)計(jì)上保證此時(shí)某些功率器件或其它不會(huì)爆炸起火的器件先損壞，

從而達(dá)到不會(huì)使電解電容損壞的目的。一般加在通過采樣穩(wěn)定電壓的輸出

上。

方法2：提高電解電容耐壓，限制最大占空比(工業(yè)電源)

假如各路的電解電容都足夠高，占空比又得到限制，即使開環(huán)，電路

的輸出電壓仍低于電解電容耐壓，也可以保證電解電容不爆炸。不同的協(xié)

助電源有很大差異，需通過試驗(yàn)確定。

6.19EMC設(shè)計(jì)

協(xié)助電源EMC設(shè)計(jì)的總體要求是包括協(xié)助電源的整機(jī)能滿意EMC要

求。

6.19.1輸入EMI

D7

圖17

對(duì)于監(jiān)控電源和類似功能的協(xié)助電源，舉薦運(yùn)用圖17的電路。當(dāng)該

電路不能滿意耍求時(shí)，可以變更電路參數(shù)達(dá)到耍求。

圖中C7、C8、C17、C18應(yīng)靠近整機(jī)的接地點(diǎn)。

6.19.2靜電

在某一路輸出中，假如運(yùn)用要求接有Y電容時(shí)，Y電容上應(yīng)并聯(lián)10M

的電阻。

6.19.3輻射

在靠近開關(guān)管處，應(yīng)有Y電容接地。一般為1000P'4700P。

6.19.4浪涌

假如電源輸出可能接到整機(jī)或系統(tǒng)外面，該路應(yīng)加TVS管。

6.20工藝與可生產(chǎn)性

6.20.1工藝

應(yīng)滿意通用的工藝設(shè)計(jì)要求。

另外留意包括開關(guān)變更的部分，包圍的面積應(yīng)盡可能的小。

6.20.2可測試性

PCB布板時(shí)，下列連接上應(yīng)有測試點(diǎn)：

（1）各路輸出電壓

（2）輸入電壓端

（3）驅(qū)動(dòng)脈沖

6.20.3容差設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)中對(duì)下列器件或因素考慮到容差：

（1）基準(zhǔn)電壓有精度范圍，并與溫度相關(guān)，影響輸出電壓。

（2）采樣電阻一般有1%的精度范圍，影響輸出電壓。

（3）電解電容影響電源啟動(dòng)，并對(duì)環(huán)路有影響。容量有較大的

偏差，隨時(shí)間減小，隨溫度降低而減小。

（4）光耦傳輸比有較大的容差范圍，并與溫度有關(guān)。

（5）穩(wěn)壓器件有較大的精度范圍，并和溫度、電流有關(guān)。

（6）限制芯片啟動(dòng)和關(guān)斷電壓有較大的變更范圍。

電流環(huán)比基準(zhǔn)，一般有正負(fù)10%的變更。影響限

流點(diǎn)

VOMP電壓，有一倍的容差，影響環(huán)路。

（7）交叉調(diào)整和輸入調(diào)整使不穩(wěn)壓的輸出路有肯定的變更。

設(shè)計(jì)時(shí)，盡量把須要的中心值由典型值得到。

6.21其它

7電路調(diào)測

調(diào)試要點(diǎn)（以下內(nèi)容必需包含在調(diào)試過程中）

下列參數(shù)和波形必需在調(diào)試中測試，并用應(yīng)當(dāng)在最高輸入電壓，最低輸

入電壓、最大負(fù)載和最小負(fù)載的組合與額定條件下測試。

（1）工作狀態(tài)

確定電源工作狀態(tài)的參數(shù)：開關(guān)頻率，原邊電流波形。

通過原邊電源驗(yàn)算變壓器的工作狀態(tài)。

（2）環(huán)路性能

用4194測試環(huán)路性能。首