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漫谈“超薄型”开关电源的工艺设计!

2019-01-28

几年前市场上就开始有了宣称超薄电 几年前市场上就开始有了宣称超薄电 源产品,随着电子技术的飞速发展,人们 源产品,随着电子技术的飞速发展,人们 日常生活中所使用的电子产品越来越趋向 日常生活中所使用的电子产品越来越趋向 于轻薄、便携,最具代表性的要数笔记本 于轻薄、便携,最具代表性的要数笔记本 电脑了,其性能在不断增强的同时体积也 电脑了,其性能在不断增强的同时体积也 在不断缩小、日趋轻薄,其配套的电源适 在不断缩小、日趋轻薄,其配套的电源适 配器却依然笨重,当然轻薄的电源适配器 配器却依然笨重,当然轻薄的电源适配器 也有,但可算得上是屈指可数了,为什么 也有,但可算得上是屈指可数了,为什么 呢?

超薄电源的基本构成特点


■细长的电解电容


■超薄的磁芯


■高效率


高效率的一般方案


■BUCK PFC


■交错 交错PFC


■LLC 谐振


■SR同步整流


其实,电源实现超薄最大困难不是在元件的选用上,也不是在方案的选型上,而是在工艺的设计上。、

薄型开关电源


为什么这么说呢?


一个超薄的电源生产出来,其制造成本将会占整个电源的50%以上,甚至更 以上,甚至更高…


下面将我个人在超薄电源工艺设计上的一些领悟分享给大家。


产品是几年前设计的一个全电压输入, 输出65W的笔记本适配器。


电源要做薄,几乎所有的插件元件都得倒下安装,要做到超薄,就得在尺寸上“斤斤计较” 了,甚至部分元件要做沉板安装工艺。


PCBA




侧面


PCBA总高设计为10.5mm,电容采用φ 10mm 的,实际直径为10.2mm,预留 0.3mm的装配公差。

EMC滤波部分是单独在一块小板上,线路在小板上完成,因为此产品是过PSE认证(PSE对整流桥之前的电路距离都有要求),所以利用2个共模电感用三层绝缘线和铁氟龙套管飞线,可以减小布线难度。采用小板装配的优点是可以正常完成SMT贴片和插件作业,无需对电容和电感做特殊整脚成型。


再来看看 再来看看PCB PCB的 的LAYOUT

可以看到中间2个电容的焊盘在Bottomlayer和铜箔是没有连接的。电流是从左边的2个大方焊盘输入到第1个电容,经过Toplayer层依次经过第2个电容和第3个电容,再到第4个电容输出的。可以有效利用电容减小线路纹波。


在以上小板组装设计时,需要考虑到PCB板的厚度及CNC钻孔和装配公差,一般在组装处的PCB不要铺铜和放置焊盘或过孔,防止PCB在制作过程中沉铜或电镀工艺影响板厚的组装公差,方孔长度也需考虑到CNC铣边的R角度,一般需留单边0.15~0.2mm(共0.3~0.4mm)的组装公差,否则会导致组装困难。


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