1. 變壓器圖紙、PCB、原理圖這三者的變壓器飛線位号需一緻。
理由:安規認證要求
這是很多工程師在申請安規認證送出資料時會犯的一個毛病。
2.X電容的洩放電阻需放兩組。
理由:UL62368、CCC認證要求斷開一組電阻再測試X電容的殘留電壓。
很多新手會犯的一個錯誤,修正的辦法隻能重新改PCB Layout,浪費自己和采購打樣的時間。
3.變壓器飛線的PCB孔徑需考慮到最大飛線直徑,必要是預留兩組一大一小的PCB孔。
理由:避免組裝困難或過爐空焊問題
因為安規申請認證通常會有一個系列,比如說24W申請一個系列,其中包含4.2V-36V電壓段,輸出低壓4.2V大電流和高壓36V小電流的飛線線徑是不一樣的。
多根飛線直徑計算參考如下表格:
4.輸出的DC線材的PCB孔徑需考慮到最大線材直徑。
理由:避免組裝困難
因為你的PCB可能會用在不同電流段上,比如5V/8A,和20V/2A,兩者使用的線材是不一樣的
參考如下表格:
5.電路調試,OCP限流電阻多個并聯的阻值要設計成一樣。
理由:阻值越大的那顆電阻承受的功率越大
6.電路設計,散熱片引腳的孔做成長方形橢圓形(經驗值:2*1mm)。
理由:避免組裝困難
橢圓形的孔友善散熱器有個移動的空間,這對組裝和過爐是非常有利的。
7.電路調試,異常測試時,輸出電壓或OVP設計要小于60Vac(Vpk)/42.4Vdc(Vrms)。
理由:安規要求
這個新手比較容易忽略,是以申請認證的産品一定要做OVP測試,抓輸出瞬間波形。
8.電路設計,電解電容的防爆孔距離大于2mm,卧式彎腳留1.5mm。
理由:品質提升
一般正規公司都有這個要求,防爆孔的問題日本比較重視,特殊情況除外。
9.電路調試,輸出有LC濾波的電路需要老化确認紋波,如果紋波異常請調整環路。
理由:驗證産品穩定性
這個很重要,我之前經常碰到這個問題,産線老化後測試紋波會變高,現象是環路震蕩。
10.電路調試,二極管并聯時,應該測試一顆二極管故障開路時, 産生的異常(包括TO-220 裡的兩顆二極管)。
理由:品質提升
小公司一般都不會做這個動作的,一款優秀的産品是要經得起任何考驗的。
11.電路設計,如果PCB空間充裕,請設計成通殺所有安規标準。
理由:減少PCB修改次數。
如果你某一産品是符合UL60335标準,哪天客戶希望滿足UL1310,這時你又得改PCB Layout拿去安規報備了,如果你畫的闆符合各類标準,後面的工作會輕松很多。
12.電路設計,關于ESD請設計成接觸±8KV/空氣±15KV标準。
理由:減少後續整改次數。
像飛利浦這樣的客戶都要求ESD非常嚴的,聽說富士康的還需要達到±20KV,哪天有這種客戶要求,你又得忙一段時間了。
13.電路設計,設計變壓器時,VCC電壓在輕載電壓要大于IC的欠壓關斷電壓值。
判斷空載VCC電壓需大于晶片關斷電壓的5V左右,同時确認滿載時不能大于晶片過壓保護值
14.電路設計,設計共用變壓器需考慮到使用最大輸出電壓時的VCC電壓,低溫時VCC有稍微NOSIE會碰觸OVP動作。
如果你的産品9V-15V是共用一個變壓器,請确認VCC電壓,和功率管耐壓
15.電路調試,Rcs與Ccs值不能過大,否則會造成VDS超過最大耐壓炸機。
LEB前沿消隐時間設短了,比尖峰脈沖的時間還短,那就沒有效果了還是會誤判;如果設長了,真正的過流來了起不到保護的作用。
Rcs與Ccs的RC值不可超過1NS的Delay,否則輸出短路時,Vds會比滿載時還高,超過MOSFET最大耐壓就可能造成炸機。
經驗值1nS的Delay約等于1K對100PF,也等于100R對102PF
16.畫小闆時,在小闆引腳的90度拐角處增加一個圓形鑽孔。
理由:友善組裝
如圖:
實物如圖:
實際組裝如圖:
這樣做可以使小闆與PCB大闆之間緊密貼合,不會有浮高現象
17.電路設計,肖特基的散熱片可以接到輸出正極線路,這樣鐵封的肖特基就不用絕緣墊和絕緣粒
18.電路調試,15W以上功率的RCD吸收不要用1N4007,因為1N4007速度慢300uS,壓降也大1.3V,老化過程中溫度很高,容易失效造成炸機
19.電路調試,輸出濾波電容的耐壓緻少需符合1.2倍餘量,避勉量産有損壞現象。
之前是犯了這個很低級的錯誤,14.5V輸出用16V耐壓電容,量産有1%的電容失效不良。
20.電路設計,大電容或其它電容做成卧式時,底部如有跳線需放在負極電位,這樣跳線可以不用穿套管。
這個可以節省成本。
21.整流橋堆、二極管或肖特基,晶元大小元件承認書或在BOM表要有描述,如67mil。
理由:管控供應商送貨一至性,避免供應商偷工減料,影響産品效率
另人煩腦的就是供應商做手腳,導緻一整批試産的産品過不了六級能效,原因就是肖特基内部晶元用小導緻。
22.電路設計,Snubber 電容,因為有異音問題,優先使用Mylar電容 。
處理異音的方法之一
23.浸漆的TDK RF電感與未浸漆的鼓狀差模電感,浸漆磁芯産生的噪音要小12dB
處理異音的方法之二
24.變壓器生産時真空浸漆,可以使其工作在較低的磁通密度,使用環氧樹脂黑膠填充三個中柱上的縫隙
處理異音的方法之三
25.電路設計,啟動電阻如果使用在整流前時,要加串一顆幾百K的電阻。
理由:電阻短路時,不會造成IC和MOSFET損壞。
26.電路設計,高壓大電容并一顆103P瓷片電容位置。
理由:對幅射30-60MHz都有一定的作用。
空間允許的話PCB Layout留一個位置吧,友善EMI整改
27.在進行EMS項目測試時,需測試出産品的最大程式,直到産品損壞為止。
例如ESD 雷擊等,一定要打到産品損壞為止,并做好相關記錄,看産品餘量有多少,做到心中有數
28.電路設計,異常測試時,短路開路某個元件如果還有輸出電壓則要進行LPS測試,過流點不能超過8A。
超過8A是不能申請LPS的
29.安規開殼樣機,所有可選插件元件要裝上供拍照用,L、N線和DC線與PCB要點白膠固定。
這個是經常犯的一個毛病,經常一股勁的把樣品送到第三方機構,後面來來回回改來改去的
30.電路調試,冷機時PSR需1.15倍電流能開機,SSR需1.3倍電流能開機,避免老化後啟動不良
PSR現在很多晶片都可以實作“零恢複”OCP電流,比如ME8327N,具有“零恢複”OCP電流功能
31.電路設計,請注意使用的Y電容總容量,不能超過222P, 因為有漏電流的影響
針對不同安規,漏電流要求也不一樣,在設計時需特别留意
32.反激拓補結構,變壓器B值需小于3500高斯,如果變壓器飽和一切動作将會失控,如下,上圖為正常,下圖為飽和。
變壓器的磁飽和一定要确認,重重之重,這是首條安全性能保障,包括過流點的磁飽和、開機瞬間的磁飽和、輸出短路的磁飽和、高溫下的磁飽和、高低壓的磁飽和。
33.結構設計,散熱片使用螺絲固定參考以下表格設計,實際應用中應增加0.5-1mm餘量,參考如下表格:
BOM表上寫的螺絲規格一定要對,不然量産時會讓你難受
34.結構設計,AC PIN焊線材的需使用勾焊,如果不是則要點白膠固定。
理由:安規要求
經常被第三方機構退回樣品,整改
35.傳導整改,分段處理經驗,如下圖,這隻是處理的一種方法,有些情況并不是能直接套用
36.輻射整改,分段處理經驗,如下圖,适合一些新手工程師,提供一個參考的方向,有些情況并不是能直接套用,最主要的還是要搞清楚EMI産生的機理。
37.關于PCB碰到的問題,如圖,為什麼99SE畫闆覆銅填充的時候填不滿這個位置?像是有死銅一樣
D1這個元件有個文字描述的屬性放在了頂層銅箔,如圖
把它放到頂層絲印後,完美解決。
38.變壓器銅箔屏蔽主要針對傳導,線屏蔽主要針對輻射,當傳導非常好的時候,有可能你的輻射會差,這個時候把變壓器的銅箔屏蔽改成線屏蔽,盡量壓低30M下降的位置,這樣整改輻射會快很多。
EMI整改技巧之一
39.測試輻射的時候,多帶點不同品牌的MOS、肖特基。有的時候隻差2、3dB的時候換一個不同品牌會有驚喜。
EMI整改技巧之二
40.VCC上的整流二極管,這個對輻射影響也是很大的。
一個慘痛案例,一款過了EMI的産品,餘量都有4dB以上,量産很多次了,其中有一次量産抽檢EMI發現輻射超1dB左右,不良率有50%,經過層層排查、一個個元件對換。最終發現是VCC上的整流二極管引發的問題,更換之前的管子(留低樣品),餘量有4dB。對不良管子分析,發現管子内部供應商做了鏡像處理。
41.一個冷知識,如何測量PCB的銅箔厚度?
方法:在PCB闆上找一條光滑且長的線條,測量其長度L,再測寬度W,再用DC源加1A電流在其兩端測得壓降U
依據電阻率公式得出以下公式:
例:取一段PCB銅箔,長度L為40mm,寬度為10mm,其通過1A電流兩端壓降為0.005V,求該段銅箔厚度為多少um?
42.一款36W擴充卡的EMI整改案例,輸出12V/3A,多圖對比,整改花費時間3周。
變壓器繞法一:Np1→VCC→Ns1→Ns2→銅屏蔽0.9Ts→Np2
PCB關鍵布局:Y電容地→大電容地,變壓器地→Vcc電容→大電容地
注:變壓器所有出線沒有交叉
圖一(115Vac)
圖一所示可以看到,130-200M處情況并不樂觀;
130-200M主要原因在于PCB布局問題和二次側的肖特基回路,改其它地方作用不大,肖特基套磁珠可以完全壓下來,圖忘記儲存了。
為了節約成本,公司并不讓我這樣做,因為套磁珠影響了成本,當即NG掉此PCB布局,采用圖一a方式PCB關鍵布局走線。
變壓器繞法不變:Np1→VCC→Ns1→Ns2→銅屏蔽0.9Ts→Np2
PCB關鍵布局:Y電容地→變壓器地→大電容地
注:變壓器内部的初級出線及次級出線有交叉
圖一a (115Vac)
圖一a可以看出,改變PCB布局後130M-200M已經完全被衰減,但是30-130M沒有圖一效果好,可能變壓器出線無交叉好一些。仔細觀察,此IC具有抖頻功能,傳導部分頻段削掉了一些尖峰;
圖一b(230Vac)
圖一b可以看到,輸入電壓在230Vac測試時,65M和83M位置有點頂線(紅色線)
圖一b-1(230Vac)
原邊吸收電容由471P加大到102P,65M位置壓下來一點,後面還是有點高,如圖一b-1所示;
圖一b-2(230Vac)
變壓器屏蔽改成線屏蔽(0.2*1*30Ts),後面完全衰減,如圖一b-2;
圖一b-3(115Vac)
115Vac輸入測試,後面150M又超了,發克!高壓好了低壓又不行,惱火啊!看來這招不行;
圖一b-4(115Vac)
變壓器屏蔽還是換成銅箔屏蔽(圈數由0.9Ts改成1.3Ts),效果不錯,如圖一b-4所示。
圖一b-5(230Vac)
115Vac輸入測試,測試通過。
結論:
一:變壓器出線需做到不交叉;
二:Y電容回路走線越短越好先經過變壓器地再回到大電容地,不與其它信号線交叉;
43.一款48W(36V/1.33A)整改EMI案例,僅僅是調整了肖特基吸收就把30-40M壓下來。
115Vac低壓30M紅色頂線
230Vac高壓30M紅色也頂線
調整肖特基吸收後:
115Vac低壓,走勢圖非常漂亮
230Vac高壓,走勢圖非常漂亮
44.安規距離一覽表。
45.剛入門使用CAD、PADS上容易遇到的問題。
a..PADS畫好的PCB導出為DXF檔案,CAD打開後是由雙線組成的空心線段,如圖:
剛開始不會時,是用L指令一根一根的描,狂汗 。。
使用多次後,解決方法是使用X指令就可以變成單根線
b..CAD圖檔線框轉PADS做PCB外框圖方法:
step1.在CAD裡面刪掉沒有的線,隻剩下闆框,其它線也可以不删。
step2.在鍵盤上敲PE,回車,滑鼠點中其中一邊,再敲Y,回車,再敲J,回車,拖動滑鼠把整個闆框選中,回車,按Esc鍵退出此模式。
step3.比例調整,SC 按空格,選取整個闆框,按空格,任意地方單擊滑鼠一下, 比例: 39.37 ,按空格。
46.在畫PCB定義變壓器腳位時,要考慮到變壓器的進線和出線是否會交叉,因為各繞組之間的繞線在邊界處存在有45-90度的交叉,需在交叉出線處加一個套管到pin腳。
47.PCB的熱點區域一定要遠離輸入、輸出端子,防止噪聲源串到線上導緻EMI變差,在不得已而為之時,可增加地線或其它屏蔽方式進行隔離,如下圖增加了一條地線進行有效隔離。
需注意這條地線的安全距離。
48.驅動電阻盡量靠近MOS、電流采樣的電阻盡量靠近晶片,避免産生其它看不到的後果。
PCB布局鐵律
49.分享一個輻射整改案例,一個長條形散熱片有2個腳,2隻腳都接地,輻射硬是整不過,後來把其中一隻腳懸空,輻射頻段變好。後面分析原因是2隻腳接地會産生磁場回路。
這個整改花了很多錢
50.配有風扇的電源,PCB布局要考慮風路。
一定要讓風跑出去
51.棒型電感兩條腿之間,切記,切記,切記,禁止走弱信号走線,否則發生的意外你都找不到原因。
切記,以前在這上面吃了大虧
52.變壓器磁芯形狀選用小結
a..EE,EI,EF,EEL類,常用來制作中小功率的變壓器,成本低,工藝簡單
b..EFD,EPC類,常用來制作對高度有限制的産品,适合做中小功率類
c..EER,ERL,ETD類,常用來制作大中型功率的變壓器,特别适合用來制作多路輸出的大功率主變壓器,且變壓器漏感較小,比較容易符合安規
d..PQ,EQ,LP類,該磁芯的中間柱較一般的磁芯要大,産品漏感較小,适合做小體積大功率的變壓器,輸出組數不能過多
e..RM,POT類,常用來制作通訊類或中小功率高頻變壓器,本身的磁屏蔽很好,容易滿足EMC特性
f..EDR類,一般常用于LED驅動,産品厚度要求薄,變壓器制做工藝複雜
53.某些元器件或導線之間可能有較高電位差,應加大它們之間的距離,以免放電引出意外短路。
如反激一次側的高壓MOS的D、S之間距離,依據公式500V對應0.85mm,DS電壓在700V以下是0.9mm,考慮到污染和潮濕,一般取1.2mm
54.如果TO220封裝的MOS的D腳串了磁珠,需要考慮T腳增加安全距離。
之前碰到過炸機現象,增加安全距離後解決了,因為磁珠容易沾上殘留物
55.發一個驗證VCC的土方法,把産品放低溫環境(冰箱)幾分鐘,測試VCC波形電壓有沒有觸發到晶片欠壓保護點。
小公司裝置沒那麼全,有興趣的可以做個對比,看看VCC差異有多大
關于VCC圈數的設計需要考慮很多因素
56.在變壓器底部PCB加通風孔,有利于散熱,小闆也一樣,要考慮風路。
在安規認證,變壓器溫度超了2度左右時,可以用這個方法
57.跳線旁邊有高壓元件時,應要保持安全距離,特别是容易活動或歪斜的元件。
保證産品量産時的穩定性
58.輸出大電解底部不得已要走跳線時,跳線應是低壓或是地線,為防止過波峰焊燙傷電容,一般加套管。
設計的時候盡量避免電容底部走跳線,因為增加成本和隐患
59.高頻開關管平貼PCB時,PCB另一面不要放晶片等敏感器件。
理由:開關管工作時容易幹擾到背部的晶片,造成系統不穩定,其它高頻器件同理
60.輸出的DC線在PCB設計時,要設計成長短一至,焊盤孔間隔要小。
理由:SR的尾部留長是一樣長的,當兩個焊盤孔間隔太遠時,會造成不友善生産焊接
61.MOS管、變壓器遠離AC端,改善EMI傳導。
理由:高頻信号會通過AC端耦合出去,進而噪聲源被EMI裝置檢測到引起EMI問題
62.驅動電阻應靠近MOS管。
理由:增加抗幹擾能力,提升系統穩定性
63.一個恒壓恒流帶轉燈的PCB設計走線方法和一個失敗案例。
PCB設計走線方法請看圖:
(a) 地線的Layout原則
如(1)(2)(3)綠線所示,R11的地和R14的地連接配接到晶片的地,再連接配接到EC4電解電容的地。注意不可連到變壓器的地,因為變壓器次級A->D3->EC4->次級B形成功率環,如果ME4312晶片的地接到次級B線到EC4電容之間,受到較強的di/dt幹擾會導緻系統的不穩定等因素。
失敗案例:
造成的問題:轉燈時紅燈綠燈一起亮,并且紅燈綠交替閃爍。
整改措施:
通過斷開PCB銅箔使用一根導線連到輸出電容地,隔開ME4312B晶片地,如下圖:
通過以上處理,燈閃問題已經解決,測試結果如下:
CV15V 1.043A
CV14V 1.043A
CV13V 1.043A
CV12V 1.043A
CV11V 1.043A
CV10V 1.043A
CV9V 1.043A
CV8.5V 1.043A
CV8V VCC欠壓保護
0-94mA轉綠燈 96mA以上轉紅燈
轉燈比例 94/1043=9%,轉燈比例可以控制在3-12%
64.一個最近貼片電容漲價的應對小技巧,貼片電容都預留一個插件位置,或104都改為224P,這樣相對便宜很多。
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