開關(guān)電源工程化實(shí)用設(shè)計(jì)指南 從研發(fā)到智造

序作者簡介

第1章　單級(jí)功率因數(shù)校正（PFC）電路工程化實(shí)用設(shè)計(jì)……… 1
1.1
　功率因數(shù)（PF）的歷史淵源 …………………………………………… 1
1.1.1　有功功率、無功功率及其他概念 ……………………………… 5
1.1.2　位移因數(shù)和 THD的各自影響 …………………………………… 7
1.2深度理解 PF與 THD …………………………………………………… 9
1.3全球現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于 PF和 THD的要求 …………………………………12
1.4產(chǎn)品真的需要這么嚴(yán)格的 PF和 THD要求嗎 …………………………23
1.5PF與 THD優(yōu)化的工程化方法 …………………………………………25
1.5.1　單級(jí)反激式 APFC電路和雙級(jí) APFC電路 ……………………26
1.5.2　單級(jí)反激式 APFC電路應(yīng)用中的問題 …………………………27
1.6單級(jí) PFC LED驅(qū)動(dòng)電源工程研發(fā)實(shí)例 ………………………………… 29
1.6.1　元器件工程化設(shè)計(jì)指南—降額設(shè)計(jì) …………………………29
1.6.2　LED驅(qū)動(dòng)電源一般性能指標(biāo)要求 ………………………………38
1.6.3　單級(jí) PFC的變壓器選型 …………………………………………38
1.6.4　Mathcad理論計(jì)算 ………………………………………………40
1.6.5　工程化驗(yàn)證分析 …………………………………………………43
1.7　光閃爍以及對(duì)策 …………………………………………………………58
1.7.1　光閃爍的背景 ……………………………………………………58
1.7.2　一些評(píng)價(jià)指標(biāo) ……………………………………………………60
1.7.3　光閃爍的評(píng)價(jià)測試方法 …………………………………………63
1.7.4　光閃爍的現(xiàn)行法規(guī)要求 …………………………………………65
1.7.5　改善閃爍的技術(shù)方案及生產(chǎn)制造的問題 ………………………71
1.7.6　一個(gè)具體產(chǎn)品的測試結(jié)果及分析 ………………………………74
1.8　參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………76
第2章　準(zhǔn)諧振反激電源的工程化設(shè)計(jì)… …………………………… 78
2.1　能效是永恒的追求 ………………………………………………………78
2.1.1　現(xiàn)行全球主流能效標(biāo)準(zhǔn)概覽 ……………………………………79
2.1.2　如何提升效率并滿足能效要求 …………………………………84
2.2　準(zhǔn)諧振（QR）的工作原理深入解析 …………………………………… 92
2.2.1　波形振蕩的定性和定量分析 ……………………………………92
2.2.2　定性以及定量分析兩個(gè)振蕩的頻率 ……………………………94
2.3　APFC +QR Flyback拓?fù)涞难邪l(fā)工程實(shí)例 ……………………………… 95
2.3.1　本項(xiàng)目主要指標(biāo) …………………………………………………95
2.3.2　Mathcad理論計(jì)算 ………………………………………………97
2.3.3　電壓環(huán)和電流環(huán)分析 ………………………………………… 101
2.3.4　不同工況下實(shí)測波形分析 …………………………………… 104
2.4　有源鉗位拓?fù)?………………………………………………………… 122
2.5　參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………… 124

第3章　LLC諧振半橋變換器工程化設(shè)計(jì)… …………………… 125
3.1　諧振電路的起源 ……………………………………………………… 125
3.1.1　什么是諧振 …………………………………………………… 125
3.1.2　LLC重新得到重視 …………………………………………… 128
3.2　基本諧振拓?fù)浔容^ …………………………………………………… 129
3.2.1 　串聯(lián)諧振變換器 ……………………………………………… 129
3.2.2　并聯(lián)諧振變換器 ……………………………………………… 131
3.2.3　串并聯(lián)諧振變換器 …………………………………………… 132
3.2.4　從 LCC到 LLC ………………………………………………… 133
3.2.5　LLC架構(gòu)的選擇 ……………………………………………… 136
3.3　LLC現(xiàn)有的分析方法及不足 ………………………………………… 137
3.3.1　兩個(gè)諧振頻率的由來 ………………………………………… 137
3.3.2　通俗易懂介紹 FHA …………………………………………… 138
3.3.3　現(xiàn)存各種各樣的 LLC設(shè)計(jì)參考資料 ………………………… 141
3.3.4　FHA的缺陷和誤差 …………………………………………… 141
3.4　工作狀態(tài)的變化 ……………………………………………………… 144
3.4.1　不同情況下的增益 …………………………………………… 144
3.4.2　ZVS實(shí)現(xiàn)的條件 ……………………………………………… 147
3.4.3　上諧振或下諧振的選擇 ……………………………………… 148
3.5　LLC簡化設(shè)計(jì)步驟 …………………………………………………… 150
3.6　工程化驗(yàn)證 …………………………………………………………… 150
3.6.1　LLC穩(wěn)態(tài)關(guān)鍵點(diǎn)波形 ………………………………………… 152
3.6.2　LLC其他工況下的波形 ……………………………………… 157
3.7　其他難點(diǎn)和可選擇的方案 …………………………………………… 164
3.8　參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………… 165

第4章　電磁兼容（EMC）與安規(guī)認(rèn)證工程化設(shè)計(jì)… ………… 167
4.1　易混淆的概念 ………………………………………………………… 167
4.2　A類和 B類 …………………………………………………………… 168
4.3　電磁干擾（EMI）測試過程中遇到的問題 ………………………… 169
4.3.1　測試實(shí)驗(yàn)室里的秘密 ………………………………………… 169
4.3.2　6dB裕量的故事 ……………………………………………… 170
4.3.3　EMI測試過程的小技巧 ……………………………………… 172
4.3.4　CDN代替測試方法 …………………………………………… 173
4.4　工程設(shè)計(jì)中 EMC的考慮 …………………………………………… 174
4.4.1　EMC與產(chǎn)品成本的關(guān)聯(lián)度 …………………………………… 174
4.4.2　工作頻率的選擇 ……………………………………………… 176
4.4.3　具體案例分析 ………………………………………………… 178
4.5　工程設(shè)計(jì)中對(duì)安規(guī)的考慮 …………………………………………… 195
4.5.1　安規(guī)的本質(zhì)意義 ……………………………………………… 195
4.5.2　主要安規(guī)標(biāo)準(zhǔn) ………………………………………………… 196
4.5.3　熔斷器、熔斷電阻器、銅箔等 ……………………………… 196
4.5.4　爬電距離與電氣間隙的真實(shí)情況 …………………………… 206
4.5.5　絕緣耐壓與距離的確定 ……………………………………… 208
4.5.6　海拔的影響 …………………………………………………… 212
4.5.7　安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)中的單一故障失效與異常狀態(tài) …………………… 214
4.6　統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn) IEC 62368—1 …………………………………………… 224
4.7　本章小節(jié) ……………………………………………………………… 226
4.8　參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………… 227

第5章　研發(fā)到智造的經(jīng)驗(yàn)誤區(qū)及失效分析…………………… 228
5.1　示波器應(yīng)用相關(guān)問題 ………………………………………………… 229
5.1.1　關(guān)于探頭 ……………………………………………………… 229
5.1.2　三劍客：帶寬、采樣率、存儲(chǔ)深度 ………………………… 234
5.1.3　差分電壓、浮地測量 ………………………………………… 236
5.1.4　紋波電壓測試 ………………………………………………… 238
5.1.5　紋波電流測試 ………………………………………………… 240
5.1.6　示波器未來的形態(tài) …………………………………………… 241
5.2　IoT輔助電源設(shè)計(jì)誤區(qū) ……………………………………………… 242
5.2.1　一般指標(biāo)要求 ………………………………………………… 244
5.2.2　紋波及動(dòng)態(tài)要求 ……………………………………………… 246
5.3　待機(jī)功耗測試的誤區(qū) ………………………………………………… 249
5.4　電容替換的誤區(qū) ……………………………………………………… 250
5.5　開機(jī)浪涌電流的意義 ………………………………………………… 254
5.6　從零到無窮的過程 …………………………………………………… 258
5.7　失效分析的基本流程 ………………………………………………… 263
5.8　8D報(bào)告的意義 ………………………………………………………… 264
5.9　典型失效案例解析 …………………………………………………… 266
5.9.1　失效案例 1—雷擊浪涌失效………………………………… 266
5.9.2　失效案例 2—整流橋后薄膜電容失效……………………… 269
5.9.3　失效案例 3—色碼以及工字電感失效……………………… 272
5.9.4　失效案例 4—LED多路并聯(lián)不均失效 …………………… 274
5.9.5　失效案例 5—電源開機(jī)啟動(dòng)時(shí)間不合規(guī)…………………… 277
5.9.6　失效案例 6—0~10V調(diào)光隔離相關(guān)問題 ………………… 281
5.9.7　失效案例 7—惡劣應(yīng)用環(huán)境下高壓打火失效……………… 286
5.9.8　失效案例 8—感性容性混合負(fù)載的情況…………………… 289
5.9.9　失效案例 9—照明產(chǎn)品中的噪聲問題……………………… 290
5.9.10　失效案例 10—高壓線性恒流電路方案應(yīng)用問題………… 295
5.9.11　失效案例 11—LED燈的微亮與“鬼火”問題 ………… 297
5.9.12　失效案例 12—系統(tǒng)中金屬基板共模浪涌的處理………… 299
5.9.13　失效案例 13—LED燈與燈具的耐壓測試失效 ………… 301
5.9.14　失效案例 14—智能照明中調(diào)色和調(diào)光斬波 MOSFET失效 …………………………………………………………… 303
5.9.15　失效案例 15—智能照明中重啟或頻繁閃爍問題………… 313
5.9.16　失效案例 16—電子產(chǎn)品外殼融化失效…………………… 319
5.10　小結(jié) …………………………………………………………………… 330 5.11
參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………… 330