开关电源的PCB设计规范 在任何开关电源设计中,PCB板的物理设计都是最后一个环节,如果设计方法不当,PCB可能会辐射过多的电磁干扰,造成电源工作不稳定,以下针对各个步骤中所需注意的事项进行分析: 一、从原理图到PCB的设计流程建立元件参数->输入原理网表->设计参数设置->手工布局->手工布线->验证设计->复查->CAM输出。
二、参数设置相邻导线间距必须能满足电气安全要求,而且为了便于操作和生产,间距也应尽量宽些。最小间距至少要能适合承受的电压,在布线密度较低时,信号线的间距可适当地加大,对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且加大间距,一般情况下将走线间距设为8mil。
焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm,这样可以避免加工时导致焊盘缺损。当与焊盘连接的走线较细时,要将焊盘与走线之间的连接设计成水滴状,这样的好处是焊盘不容易起皮,而是走线与焊盘不易断开。
三、元器件布局实践证明,即使电路原理图设计正确,印制电路板设计不当,也会对电子设备的可靠性产生不利影响。例如,如果印制板两条细平行线靠得很近,则会形成信号波形的延迟,在传输线的终端形成反射噪声;由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,因此,在设计印制电路板的时候,应注意采用正确的方法。
每一个开关电源都有四个电流回路: (1).电源开关交流回路 (2).输出整流交流回路 (3).输入信号源电流回路 (4).输出负载电流回路输入回路通过一个近似直流的电流对输入电容充电,滤波电容主要起到一个宽带储能作用;类似地,输出滤波电容也用来储存来自输出整流器的高频能量,同时消除输出负载回路的直流能量。所以,输入和输出滤波电容的接线端十分重要,输入及输出电流回路应分别只从滤波电容的接线端连接到电源;如果在输入/输出回路和电源开关/整流回路之间的连接无法与电容的接线端直接相连,交流能量将由输入或输出滤波电容并辐射到环境中去。
电源开关交流回路和整流器的交流回路包含高幅梯形电流,这些电流中谐波成分很高,其频率远大于开关基频,峰值幅度可高达持续输入/输出直流电流幅度的5倍,过渡时间通常约为50ns。这两个回路最容易产生电磁干扰,因此必须在电源中其它印制线布线之前先布好这些交流回路,每个回路的三种主要的元件滤波电容、电源开关或整流器、电感或变压器应彼此相邻地进行放置,调整元件位置使它们之间的电流路径尽可能短。
建立开关电源布局的最好方法与其电气设计相似,最佳设计流程如下: ·放置变压器 ·设计电源开关电流回路 ·设计输出整流器电流回路 ·连接到交流电源电路的控制电路 ·设计输入电流源回路和输入滤波器设计输出负载回路和输出滤波器根据电路的功能单元,对电路的全部元器件进行布局时,要符合以下原则: (1)首先要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时,印制线条长,阻抗增加,抗噪声能力下降,成本也增加;过小则散热不好,且邻近线条易受干扰。
电路板的最佳形状矩形,长宽比为3:2或4:3,位于电路板边缘的元器件,离电路板边缘一般不小于2mm。 (2)放置器件时要考虑以后的焊接,不要太密集. (3)以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来进行布局。
元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上,尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接,去耦电容尽量靠近器件的VCC。 (4)在高频下工作的电路,要考虑元器件之间的分布参数。
一般电路应尽可能使元器件平行排列。这样,不但美观,而且装焊容易,易于批量生产。
(5)按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信号流通,并使信号尽可能保持一致的方向。 (6)布局的首要原则是保证布线的布通率,移动器件时注意飞线的连接,把有连线关系的器件放在一起。
(7)尽可能地减小环路面积,以抑制开关电源的辐射干扰。 四、布线开关电源中包含有高频信号,PCB上任何印制线都可以起到天线的作用,印制线的长度和宽度会影响其阻抗和感抗,从而影响频率响应。
即使是通过直流信号的印制线也会从邻近的印制线耦合到射频信号并造成电路问题(甚至再次辐射出干扰信号)。因此应将所有通过交流电流的印制线设计得尽可能短而宽,这意味着必须将所有连接到印制线和连接到其他电源线的元器件放置得很近。
印制线的长度与其表现出的电感量和阻抗成正比,而宽度则与印制线的电感量和阻抗成。
左零右火 三相五线制用颜色黄、绿、红、淡蓝色分别表示U、V、W、N 保护接地线双颜色(PE) 变压器在运行中,变压器各相电流不应超过额定电流;最大不平衡电流不得超过额定电流的25%。
变压器投入运行后应定期进行检修。同一台变压器供电的系统中,不宜保护接地和保护接零混用。
电压互感器二次线圈的额定电压一般为100V。电压互感器的二次侧在工作时不得短路。
因短路时将产生很大的短路电流,有可能烧坏互感器,为此电压互感器的一次,二次侧都装设熔断器进行保护。电压互感器的二次侧有一端必须接地。
这是为了防止一,二次线圈绝缘击穿时,一次高压窜入二次侧,危及人身及设备的安全。电流互感器在工作时二次侧接近于短路状况。
二次线圈的额定电流一般为5A 电流互感器的二次侧在工作时决不允许开路,电流互感器的二次侧有一端必须接地,防止其一、二次线圈绝缘击穿时,一次侧高压窜入二次侧。电流互感器在联接时,要注意其一、二次线圈的极性,我国互感器采用减极性的标号法。
安装时一定要注意接线正确可靠,并且二次侧不允许接熔断器或开关。即使因为某种原因要拆除二次侧的仪表或其他装置时,也必须先将二次侧短路,然后再进行拆除。
低压开关是指1KV以下的隔离开关、断路器、熔断器等等 低压配电装置所控制的负荷,必须分路清楚,严禁一闸多控和混淆。低压配电装置与自备发电机设备的联锁装置应动作可靠。
严禁自备发电设备与电网私自并联运行。低压配电装置前后左右操作维护的通道上应铺设绝缘垫,同时严禁在通道上堆放其他物品。
接设备时:先接设备,后接电源。拆设备时:先拆电源,后拆设备。
接线路时:先接零线,后接火线。拆线路时:先拆火线,后拆零线。
低压熔断器不能作为电动机的过负荷保护。熔断器的额定电压必须大于等于配电线路的工作电压。
熔断器的额定电流必须大于等于熔体的额定电流。熔断器的分断能力必须大于配电线路可能出现的最大短路电流。
熔体额定电流的选用,必须满足线路正常工作电流和电动机的起动电流。对电炉及照明等负载的短路保护,熔体的额定电流等于或稍大于负载的额定电流。
对于单台电动机,熔体额定电流≥(1.5-2.5)电机额定电流 熔体额定电流在配电系统中,上、下级应协调配合,以实现选择性保护目的。下一级应比上一级小。
瓷插式熔断器应垂直安装,必须采用合格的熔丝,不得以其他的铜丝等代替熔丝。螺旋式熔断器的电源进线应接在底座的中心接线端子上,接负载的出线应接在螺纹壳的接线端子上。
更换熔体时,必须先将用电设备断开,以防止引起电弧 熔断器应装在各相线上。在二相三线或三相四线回路的中性线上严禁装熔断器 熔断器主要用作短路保护 熔断器作隔离目的使用时,必须将熔断器装设在线路首端。
熔断器作用是短路保护。隔离电源,安全检修。
刀开关作用是隔离电源,安全检修。胶盖瓷底闸刀开关一般作为电气照明线路、电热回路的控制开关,也可用作分支电路的配电开关 三极胶盖闸刀开关在适当降低容量时可以用于不频繁起动操作电动机控制开关,三极胶盖闸刀开关电源进线应按在静触头端的进线座上,用电设备接在下面熔丝的出线座上。
刀开关在切断状况时,手柄应该向下,接通状况时,手柄应该向上,不能倒装或平装,三极胶盖闸刀开关作用是短路保护。隔离电源,安全检修。
低压负荷开关的外壳应可靠接地。选用自动空气开关作总开关时,在这些开关进线侧必须有明显的断开点,明显断开点可采用隔离开关、刀开关或熔断器等。
熔断器的主要作用是过载或短路保护。电容器并联补偿是把电容器直接与被补偿设备并接到同一电路上,以提高功率因数。
改善功率因数的措施有多项,其中最方便的方法是并联补偿电容器。墙壁开关离地面应1.3米、墙壁插座0.3米 拉线开关离地面应2-3米 电度表离地面应1.4—1.8米 进户线离地面应2.7米 路,一,二级公路,电车道,主要河流,弱电线路,特殊索道等,不应有接头。
塑料护套线主要用于户内明配敷设,不得直接埋入抹灰层内暗配敷设。导线穿管一般要求管内导线的总截面积(包括绝缘层)不大于线管内径截面积的40%。
管内导线不得有接头,接头应在接线盒内;不同电源回路、不同电压回路、互为备用的回路、工作照明与应急照明的线路均不得装在同一管内。管子为钢管(铁管)时,同一交流回路的导线必须穿在同一管内,不允许一根导线穿一根钢管。
一根管内所装的导线不得超过8根。管子为钢管(铁管)时,管子必须要可靠接地。
管子为钢管(铁管)时,管子出线两端必须加塑料保护套。导线穿管长度超过30米(半硬管)其中间应装设分线盒。
导线穿管长度超过40米(铁管)其中间应装设分线盒。导线穿管,有一个弯曲线管长度不超过20米。
其中间应装设分线盒。导线穿管,有二个弯曲线管长度不超过15米。
其中间应装设分线盒。导线穿管,有三个弯曲线管长度不超过8米。
其中间应装。
1. 遵守电气安全技术操作规程《通则》有关规定。
2. 不准在设备运行过程中拆卸修理,必须停运并切断设备电源,按安全操作程序进行拆卸修理。临时工作中断或每班开始工作前,都必须重新检查电源是否已经断开,并验明是否无电。
3. 动力配电箱的刀开关,禁止带负荷拉闸。 4. 电机检修后必须遥测相间及每相对地绝缘电阻。
绝缘电阻合格,把皮带轮上紧方可试车。空载电流应不超过规定范围。
5. 试验电机、电钻等,不能将其放在高处,需放稳后再试。 6. 定期巡检、维修电气设备,应确保其正常运行,安全防护装置齐备完好。
7. 凡是暂时拆除的电气设备的导线电源端必须用绝缘胶布包好,不得有裸露部分。对不再使用的电源管线应拆除。
8. 熔断器熔丝的额定电流要与设备或线路的安装容量相匹配,不能任意加大。带电装卸熔体时,要戴防护眼镜和绝缘手套,必要时应使用绝缘夹钳,操作人站在绝缘垫上。
9. 电气设备的保护接地或接零必须完好、合格。即:电气设备裸露 的不带电导体(金属外壳)经接地线、接地体与大地紧密连接起来,称保护接地,其电阻一般不超过4欧姆。
将电气设备在正常情况下不带电的金属部分与电网的零线相连接,称保护接零。在同一低压配电系统中,保护接零与保护接地不许混用。
10. 螺口灯头的开关必须接在相线上,灯口螺纹必须接在零线上。 11. 监督执行在动力配电盘、配电箱、开关、变压器等各种电气设备的附近,不准堆放易燃易爆、潮湿或其它危及安全,影响维护检修的物品。
12. 临时装设的电气设备,必须符合临时接线安全技术规程。 13. 每次检修完工后,必须清点所用工具、材料及零配件,以防遗失和留在设备内造成事故。
将检修情况向使用人交代清楚,并送电与使用人一起试车。不能由维修电工单独试车。
14. 漏电保护器应定期清扫、维修,检查脱扣机构是否灵敏,定期测试绝缘电阻,阻值应不低于1.5兆欧,电子式漏电保护器不准用兆欧表测量相邻端子间的绝缘电阻。 15. 低压停电时,按规定办理停电手续,并会同申请停电人去现场检查、验电、挂地线或设遮拦,在开关的操作把上挂“禁止合闸,有人作业”的警示牌。
在同一线路上有两组或以上人员同时工作时,必须分别办理停电手续,并在此路刀闸把上挂以数量相等的警示牌。 16. 工作完毕,作业人员检查、清理现场,待全部人员撤离现场,工作负责人填写工作终结并签字后交停电执行电工复查无误方可摘警示牌送电。
遇有两组及以上人员作业时,必须在各组完全完工后,方可摘警示牌送电。
电路基础知识的应用 ──电路工作状态分析 河南省平顶山市卫东区田选学校 范俊奇 电路的基础知识包括,电路的组成,电路的状态,电路的连接关系等,是我们分析电路工作状态的基础。
只有能看懂电路,会正确判断电路的连接方式,才能进一步对电路进行分析和计算。 一、电路分析的基础知识 1.电路的组成 一个正确的电路应该有下列基本组成部分组成。
电源、用电器、开关和导线。电源起着把其他形式的能量转化为电能并提供电能的作用;导线起着连接电路元件和把电能输送给用电器的作用;开关控制电能的输送(电流的通断);用电器将电能转化为其他形式的能量。
如果一个电路缺少了这四个基本组成部分中的一部分,这个电路就不能工作或错误或存在危险(短路)。 2.电路的三种状态 (1)通路:接通的电路。
特征:电路中有电流而且用电器正常工作。(2)开路:断开的电路。
特征:电路中无电流,用电器不能工作。(3)短路:定义:电源两端或用电器两端直接用导线连接起来(电流不经过用电器)。
特征:电源短路,电路中有很大的电流,可能烧坏电源或烧坏导线的绝缘皮,很容易引起火灾。并联电路中,一旦一个支路发生短路,整个电路就短路了。
开路和通路是电路的常见状态,比如,电灯的亮和灭。而短路是错误的危险状态,是绝对应该避免的。
3.串联电路中的局部短路 在串联电路中,由于某种原因或实际需要,使电路中的某个用电器发生短路,而其它用电器仍然工作的电路。如图所示电路中,当开关S闭合时,L1发生短路,L2仍有电流通过,可以发光。
4.电路的连接方式 电路的串联和并联是初中阶段必须掌握的电学知识,是进行电路分析和计算的基础。 (1)电路连接方式的比较。
串 联 并 联 定 义 把元件首尾相连逐个顺次连接起来的电路 把元件首首尾尾并列的连接起来的电路 结构特征 电路中只有一条电流路径,没有分支。 电路中有分支(有分开的点和会合的点),电流路径至少有两条, 工作特征 各用电器相互影响,一处段开所有用电器都停止工作。
各支路中的用电器独立工作,互不影响。 开 关 作 用 控制整个电路 干路中的开关控制整个电路。
支路中的开关控制该支路。 电路图 实 例 装饰小彩灯、开关和用电器 家庭中各用电器、各盏路灯 (2)判断电路串联、并联的常用方法。
基于初中阶段的学习要求,仅介绍以下常用的判断方法,在实践中可选择适合自己的方法熟练掌握。 ①定义法:将用电器接线柱编号,电流流入端为“首”,电流流出端为“尾”。
观察各用电器,若“首→尾→首→尾”连接为串联;若“首→首”、“尾→尾”相连,为并联。 ②结构特征分析法:在有电路图或实物连接图的情况下,识别电路时,可沿着电流方向分析:电源正极→各用电器→电源负极。
若途中无节点(分叉点),电流沿着一条路径前进不分流,该电路中用电器是串联关系;若电路有节点,电流在某一处分开,在另一处又合在一起,这些用电器就是并联关系。 ③工作特征分析法:去掉任意一个用电器,若另一个用电器也不工作,则这两个用电器串联;若另一个用电器不受影响仍然工作,则这两个用电器为并联。
在看不到电路图或电路实物图情况下(如路灯、家庭电路),可根据用电器的工作特征判断连接情况。 二、应用举例 1.(09济宁)如图1所示电路中,当开关S1、S2均闭合后,说法正确的是( ) A.L1、L2都能发光 B.L1、L2都不能发光 C.Ll能发光,L2不能发光 D.Ll不能发光,L2能发光 分析:当S1断开,S2闭合时,L1、L2是并联连接关系;当S1闭合时,L1发生短路。
因为是并联电路,一处发生短路,整个电路就处于短路状态,所以,L1、L2都不能发光,B正确。 2.(09兰州)如图2所示,当开关S闭合时,两只小灯泡能同时发光的正确电路是( ) 分析:在四个电路中,在A电路中,两盏电灯串联,开关S与一盏电灯并联,当开关闭合时,与开关并联的电灯就发生局部短路,所以,开关闭合后,只有一盏灯亮。
B电路中,是开关串联在电路中的串联电路,开关闭合后,电路是通路,所以,两盏串联的电灯都会发光,B正确。C电路中,没有电源,是一个电路基本组成部分都不完全的错误的电路。
D电路中,两盏灯并联,S闭合时,两灯都会发光,但一盏灯没有开关控制,它是不符合电路基本连接要求的。 3.(09成都)如图所示是一把既能吹冷风,又能吹热风的电吹风的简化电路,图中A是吹风机,B是电热丝。
将插头插入插座,若只闭合开关S1,电吹风吹出的是____风;若将开关S1、S2都闭合,电吹风吹出的是____风。(填“热”或“冷”) 分析:该装置中,吹风机和发热丝是并联连接关系,S1是干路开关,它一闭合,吹风机就开始工作,吹出冷风;只有当S1、S2同时闭合时,电热丝才能和吹风机同时工作,吹出热风。
所以,答案是:冷、热。 进一步分析:既然吹风机和发热丝是并联连接关系,为什么不给它们各安装一个开关分别控制呢?因为,电热丝是不能单独工作的。
若单独工作,产生的热量不能及时散发出去,吹风机的内部温度会很高,会烧坏吹风机的外壳,甚至带来危险。所以,这样设计,就可以避免电热丝的单独工作,使电吹风机既可以吹。
如果家里开关坏了,怎么办呢?就要了解和学习基本的开关电源维修方法了。
接下来将会介绍开关电源电路图和开关电源维修方法。 开关电源电路图是控制天关开通与断开的整体电路图,其中的变压器可以增加输出的电压值,也可以改变交流电波的幅值;控制器的主要作用是保持输出电压稳定。
根据电压功率不同,可以分为大功率开关电源电路图、小功率开关电源电路图,根据家电不同,一般常见的有电视机开关电源电路图和手机、MP3之类的开关电源电路图。 当开关电源出现故障时,常用到的开关电源维修方法有哪些呢?首先要用万用表检测各功率部件是否击穿短路;再检测各输出电压端口电阻是否异常;接通电源检查是否正常,如果还不正常,刚要查阅相关资料再进行检修维护,在拆开装置前一定要把说明书上的开关电源电路图熟悉,才能更好更安全的操作。
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