盡管PCB 設(shè)計(jì)過程令人著迷且具有挑戰(zhàn)性,但采取一切必要的預(yù)防措施以確保電路正常運(yùn)行非常重要,尤其是在處理高功率 PCB 時(shí)。隨著電子設(shè)備的尺寸不斷縮小,必須充分考慮電源和熱管理等設(shè)計(jì)方面。本文將介紹一些設(shè)計(jì)人員可以遵循的指南來設(shè)計(jì)適合支持高功率應(yīng)用的 PCB。
我們正處于一個(gè)被無處不在的數(shù)據(jù)及高耗電應(yīng)用所驅(qū)動(dòng)的信息計(jì)算世界中,使得電源管理成為了不同系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和軟件所面臨多方面挑戰(zhàn)中的不可忽視的一環(huán)。
從歷史上看,汽車電子設(shè)備一直由用于啟動(dòng)車輛的 12V 鉛酸電池供電。即使在發(fā)電機(jī)運(yùn)行且電池電纜斷開時(shí)可能出現(xiàn)高達(dá) 42 V 的浪涌,電壓仍保持在低于 60 V DC 的安全超低電壓 (SELV) 范圍內(nèi)。因此,無需擔(dān)心 PCB 導(dǎo)電跡線的間距,以避免汽車電路中的電擊危險(xiǎn)。
電源變壓器通常是隔離開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器中共模噪聲的主要來源。為什么?因?yàn)樵谧儔浩鲀?nèi)部,隔離柵初級側(cè)和次級側(cè)的繞組非常接近(通常間隔小于 1 毫米),導(dǎo)致相鄰繞組之間存在顯著的寄生電容。
在現(xiàn)代電子設(shè)備中,反激電源因其結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉和易于設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。然而,反激電源在工作過程中會產(chǎn)生大量的電磁干擾(EMI),這不僅會影響設(shè)備自身的性能,還可能對周圍的電子設(shè)備造成干擾,甚至破壞。因此,如何有效抑制反激電源的EMI,成為了電子工程師們亟待解決的重要課題。
隨著電子設(shè)備對在更小的封裝中進(jìn)行更多處理的需求不斷增長,當(dāng)今任何電源的首要任務(wù)都是功率密度。最流行的隔離式電源拓?fù)涫欠醇な剑珎鹘y(tǒng)反激式的漏電和開關(guān)損耗限制了開關(guān)頻率并阻礙了實(shí)現(xiàn)小解決方案尺寸的能力。幸運(yùn)的是,有新的方法可以優(yōu)化反激式拓?fù)?,以產(chǎn)生更高的效率,即使以更高的頻率進(jìn)行開關(guān)也是如此。
在電源轉(zhuǎn)換器中,輸入電容器通過感應(yīng)電纜饋送到電源。首次插入系統(tǒng)時(shí),寄生電感會導(dǎo)致輸入電壓的振鈴幾乎達(dá)到其直流值的兩倍(也稱為熱插拔)。電源轉(zhuǎn)換器輸入阻尼不足和缺乏浪涌控制可能會損壞轉(zhuǎn)換器。
在現(xiàn)代電子與電力系統(tǒng)中,超級電容作為一種高性能的儲能元件,因其高功率密度、長循環(huán)壽命和快速充放電能力而備受青睞。特別是在需要快速響應(yīng)和高能量脈沖的應(yīng)用中,如航空電子設(shè)備、電動(dòng)汽車輔助系統(tǒng)以及瞬時(shí)功率補(bǔ)償?shù)阮I(lǐng)域,超級電容的作用尤為突出。然而,如何可靠穩(wěn)定地控制機(jī)上電源直接給超級電容充電,是一個(gè)需要細(xì)致考量的問題。
在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,電源管理是關(guān)鍵的一環(huán),它直接關(guān)系到系統(tǒng)的性能、穩(wěn)定性和效率。其中,降壓(Buck)與升壓(Boost)模式是電源管理中的兩種基本轉(zhuǎn)換模式,廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。
隨著現(xiàn)代工業(yè)和汽車系統(tǒng)的快速發(fā)展,對電源管理的要求日益嚴(yán)格。陶瓷電容器,尤其是多層陶瓷電容器(MLCC),在電源管理中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。然而,隨著汽車、工業(yè)、數(shù)據(jù)中心和電信行業(yè)對電源需求的不斷增加,陶瓷電容器的價(jià)格在過去幾年中急劇上漲。
在電子工程中,正負(fù)電源是基礎(chǔ)且關(guān)鍵的概念,它們在許多電子設(shè)備中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。同時(shí),雙向可控硅(Triac)作為一種常用的電力電子器件,其觸發(fā)條件與電源的設(shè)計(jì)密切相關(guān)。
正弦脈寬調(diào)制(Sine Pulse Width Modulation,簡稱SPWM)是一種廣泛應(yīng)用于電力電子設(shè)備中的調(diào)制方法,特別是在交流電壓調(diào)制器、逆變器和變頻器等領(lǐng)域。SPWM通過將參考波形(通常為正弦波)與載波(在此情況下為三角波或鋸齒波)進(jìn)行比較,產(chǎn)生高低電平的脈寬調(diào)制信號,從而實(shí)現(xiàn)對輸出波形的精確控制。
在現(xiàn)代照明技術(shù)中,功率因數(shù)校正(Power Factor Correction,簡稱PFC)已成為不可或缺的一環(huán)。隨著節(jié)能意識的提升和照明技術(shù)的不斷進(jìn)步,PFC在照明電路中的應(yīng)用愈發(fā)廣泛,其重要性也日益凸顯。
在電力系統(tǒng)中,功率因數(shù)校正(Power Factor Correction,簡稱PFC)是一項(xiàng)至關(guān)重要的技術(shù),用于改善電流與電壓之間的相位差,從而提高電力系統(tǒng)的效率。其中,主動(dòng)式PFC和被動(dòng)式PFC是兩種主要的實(shí)現(xiàn)方式。
在電力電子領(lǐng)域,絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)作為高性能開關(guān)器件,廣泛應(yīng)用于PWM(脈寬調(diào)制)方式工作的開關(guān)電源中。IGBT的損耗直接影響開關(guān)電源的效率、熱設(shè)計(jì)及可靠性。因此,深入分析IGBT在PWM方式下的損耗特性,對于優(yōu)化開關(guān)電源設(shè)計(jì)具有重要意義。