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1、 1 技 术 文 件技术文件名称：单板电源设计要点技术文件编号：版 本：V1.0文件质量等级：共 4 页 (包括封面)拟 制 陈永铭 审 核 会 签 标准化 批 准 深圳市中兴通讯股份有限公司2 1Input Fusing1.1概述概述 所有模块如无特殊说明均需加保险丝。保险丝按熔断速度分，可分为：特慢速 保险丝（一般用TT表示） 、慢速保险丝（一般用T表示） 、中速保险丝（一般用M表示） 、快速保险丝（一般用F表示） 、特快速保险丝（一般用FF表示） 。慢速保险丝也叫 延时保险丝，它的延时特性表现在电路出现非故障脉冲电流时保持完好而能对长时 间的过载提供保护。有些电路在开关瞬间的电流大于几倍
2、正常工作电流，尽管这种 电流峰值很高，但是它出现的时间很短，我们称它为脉冲电流也有称它为冲击电流 或叫它为浪涌电流。普通的保险丝是承受不了这种电流的，这样的电路中若使用的 是普通保险丝恐怕就无法正常开机了，若使用更大规格的保险丝，那么当电路过载 时又得不到保护。延时保险丝的熔体经特殊加工而成，它具有吸收能量的作用，调 整能量吸收量就能使它即可以抗住冲击电流又能对过载提供保护。 保险丝有一个“熔断系数“其值大于“1“（一般在1.1至1.5之间） ，它是“常规不 熔断电流“与“额定电流“的比值。由此可以看出，即使流过保险丝的电流大于它的 额定电流而未超过常规不熔断电流，保险丝也不应该发生熔断现象。
3、 1.2使用建议使用建议 由于我们使用的保险丝基本上都是快速保险丝，而非专用的慢速保险丝，考虑 到我们都使用了缓启动电路，在选用保险丝的时候我们需要提高1.5-2.5倍的余量。 一般情况下取2，考虑保险丝自身熔断系数为1.2，则2A保险丝允许的实际工作电流 为：21.2/21.2A。考虑最低电压为40V，则单板实际功耗为401.248W。 因此建议45W以下的单板使用2A保险丝，45W以上选用5A保险丝。 熔丝的选择还要验证是否满足安全标准的要求，建议做一个单点故障，实验模 拟模块外加的输入电容短路，看熔丝能否及时烧断、PCB走线、共模电感有无过高 温升。熔丝能够及时保护算通过。2电源滤波电容
4、的选取和使用电源滤波电容的选取和使用2.1 耐压降额耐压降额 耐压降额满足公司降额要求。 推荐钽电容的耐压要降额到1/3；纹波电流大和冲击电流大可能引起钽电容 失效；避免使用大容量钽电容；可用并联的形式；热插拔等电源瞬变场合谨慎 选用钽电容 表 1 固体陶瓷电容器降额准则 降 额降 额 等 级 参 数 直流工作电压0.600.70 环 境 温 度TAM1)10 注：1）最高额定环境温度TAM由元件相关详细规范确定。3 表 2 电解电容器降额准则降额降 额 等 级 参数 直流工作电压0.75 铝电解环境温度TAM20 直流工作电压0.600.70 钽电解环境温度TAM1)20 注：1) 最高额定
5、环境温度TAM由元件相关详细规范确定。 关于I级降额I级降额是最大的降额，对元器件使用可靠性的改善最大。超过它的更 大降额，通常对元器件可靠性的提高有限，且可能使设备设计难以实现。I级降额适用于下述情况：设备的失效将导致人员伤亡或装备与保障设 施的严重破坏；对设备有高可靠性要求，且采用新技术、新工艺的设计；由于 费用和技术原因，设备失效后无法或不宜维修；系统对设 备的尺寸、重量有苛刻的限制。b)II级降额II级降额是中等降额，对元器件使用可靠性有明显改善。II级降额在 设计上较I级降额易于实现。II级降额适用于下述情况：设备的失效将可能引起装备与保障设施的 损坏；有高可靠性要求，且采用了某些专
6、门的设计；需支付较高的维修费用。c) III级降额III级降额是最小的降额，对元器件使用可靠性改善的相对效益最大， 但可靠性改善的绝对效果不如I级和II级降额。III级降额在设计上最易实现。III级降额适用于下述情况：设备失效不会造成人员和设施的伤亡和破 坏；设备采用成熟的标准设计。 2.2 温度降额温度降额 工作温度不得超过电容额定温度。有特殊要求的电容需要标注参数，固定 纸/塑料薄膜电容器、固定玻璃釉电容器、固定云母电容器、固定陶瓷电容器、 可变电容器工作状态下的环境温度较最高额定环境温度低10；电解电容器工 作状态下的环境温度较最高额定环境温度低20。 特别注意：电解电容器的最高额定温度
7、等级不同，通常分为+85度，+105度 和+125度三种。由于我们的单板电源附近的温度都较高，所以电解电容器的最 高额定温度至少应该选+105度。 2.3 电源滤波方式电源滤波方式 推荐电源滤波可采用LC、型滤波。电源滤波建议优选磁珠，然后才是电 感，同时电感也要考虑电阻。输入滤波至少需要一级共模滤波，推荐两级共模 滤波。对于非隔离式DCDC输入端推荐如下滤波：4 330uF：046030200015 47uF： 046030200009 1uF：046050500023 0.1uF: 046050300046 越小的电容应摆放于越靠近电源输入端的地方。 推荐大容量电容必须并联小容量陶瓷或薄膜
8、电容，一方面因为长的引线会 有高频干扰，并且去耦电容具有BYPASS静电和EMI方面的一些作用。其中输入 端的陶瓷电容应当尽量靠近模块，输出端的陶瓷电容和低ESR电容应当尽量靠 近负载，以改善实际滤波效果，并避免引起不稳定等问题。 DCDC模块可以加输出滤波，但应注意如果使用电感则负载端的动态响应 稍差一点，但纹波则可比不加小一点。 2.4 电容位置电容位置 推荐输入端的外加电容应将可能靠近模块输入正负端子的位置。 推荐输出滤波中应将低ESR的陶瓷电容尽可能近的加在负载端，此外还可 在负载端加大的电解电容以应对负载的较大动态变化。应尽可能减小走线电感 和电容。但是对于输出电流3A以下，负载电容
9、不应大于2200uF，对于输出电流 3A以上，负载电容不应大于10000uF。 2.5 LDO的电容要求的电容要求 LDO输出端滤波电容选取时注意参照手册要求的最小电容、电容的 ESR/ESL等要求，要求采用多个等值电容并联的方式，增加可靠性以及提高性 能。具体情况参考器件说明书进行。 2.6 其它其它 考虑避免出现有极性的耦合电容有反向电压，串联电感时可能出现反激电 压。3电源反接处理电源反接处理 电源要有防反接处理，输入电流超过3A，输入电源反接只允许损坏保险丝；5 低于或等于3A,输入电源反接不允许损坏任何器件。可加入防反接的串联二级管。 但应注意二极管应放在防雷泄放通路之后。4插座上电
10、源的针数插座上电源的针数 应能够承受可能出现的最大电流 (包括热插拔时的电流)。插座有额定电流 的参数，插座电源的针承受最大电流不得超过其额定电流，并要求有一定的降额。 例如欧式48PIN的插座，每根针通过的电流不得超过1A。5关于关于sense端端 当不使用此功能时建议将sense端和vout用尽量短的线直接连起来。注意 sense端子连接的极性，即sense和+Vout连接，-sense和-Vout连接。 6LDO等芯片的散热等芯片的散热 包括LDO、功率MOSFET等功耗较大的器件，在单板上都应保证有足够大 的散热焊盘，例如输入软启动用的管子IRF120、IRF3710等器件，在其漏极焊
11、盘上 应当适当增大铺铜面积，改善散热。7降额设计降额设计 由于多数模块所标定的满负荷功率都是在温度较低情况下测定的，而单板工 作时温度都较高，所以必须参考温度曲线做降额设计。 开放式模块应当提供足够的风冷条件，并关注功率降额，以保证可靠性；铝 基板基板模块等在使用功率较大（例如超过3040左右额定输出）时，需要增加 散热器。8输出电感输出电感 输出端可以加滤波电感，但电感量必须较小，对5V以下输出的模块来说，模块 内部滤波电感通常在1uH的数量级，电感量较大，则会影响负载点的动态响应。比 较好的是选用一种中间有两根导线穿过的磁珠。如下图，这样有一定共模滤波和差 模滤波效果，可以滤除高频杂音。在
12、使用外加输出LC滤波时，严重不推荐使用sense功能。如果不可避免这样的 情况，则滤波电感应当放在sense点后面，如下图。6 出出出出出出出出 出出出出出出出出+sense-sense9电源模块位置电源模块位置 DC/DC在单板中应摆放于远离易受干扰的电路的位置。单板中DC/DC模块不应有 易受干扰电路，例如存在较大回路面积的走线。DC/DC模块下面也不应有信号线穿 越，通常推荐为一块连接到输入负端的覆铜，改善EMC和EMI性能。 10. DC/DC模块在运输，生产，使用中应设法减小震动。模块在运输，生产，使用中应设法减小震动。 11关于关于TVS二极管的选型二极管的选型 TVS二极管有单向
13、和多向之分，单向TVS在正向电压下类似于普通二极管，只在 有反向浪涌电压时起保护作用，而双向TVS则在两个方向的浪涌时都有保护作用。 请注意下列主要指标： Vrwm 电路正常工作电压 Ipp TVS所可能受到的最大浪涌瞬态电流 Vc TVS两端可能受到的最大电压 Cj 保证信号完整性所能接受的最大负载电容 12关于电源的爬电距离和隔离距离问题：关于电源的爬电距离和隔离距离问题： 根据安规要求，我们设备属于TNV2电路。污染级别为2极 其各个信号的隔离建议如下：信号1信号1隔离类型爬电距离隔离 48V48V地Functional1.4mm0.6mm48V，48V地保护地Basic1.4mm0.7
14、mm48V，48V地数字地，3.3VBasic1.4mm0.7mm保护地数字地，3.3VFunctional1.4mm0.6mm对于GND和GNDP的爬电距离确因信号定义问题可能无法执行的，不强制执行。 请教了EDA的工艺人员，得知单板内部同一层上不同信号之间有半固化片绝缘隔离，等同于层 与层之间的绝缘效果，而不是空气隔离，所以在单板的内层不存在电气间隙的问题。但是单板 表面和底层的爬电距离仍然需要。因此重新规定： 1。单板TOP和Bottom层仍然需要保证爬电距离为1.4mm；我们是低电压二次电路设备，IIIa或 者IIIb材料，II级污染； 2。单板内层同层信号之间不需要手动避让，使用PIN脚和过孔VIA默认的避让距离即可。目前3 芯电源Pin的避让是8mil；电源模块引脚是10mil;电源部分的过孔避让为10mil； 3。在3芯电源插座到保险丝之间的区域不要使用多层电源叠层，而是挖空； 另：已经在PCB内层做了手工隔离的设计保持该隔离，没有坏处；
