开关电源电路设计规范

1．目的
以提高产品的可靠性为目的，为DC/DC电源模块的技术设计和改进提供需要遵循的原则，指导技术研发的模式进行。

2．适用范围
DC/DC电源模块的设计与改进。

不包括定电压系列。

3．定义
3．1技术设计规范的分类
3.1.1强制性规范
电源模块设计必须遵守的技术设计规范。

在评审、验证和确认的各环节都必须得到严格的检查与确认。

3.1.2推荐性规范
尽量遵守的设计规范。

当评审、验证或确认时明确评价符合该规范存在难度或不适宜时，可以违反此规范。

3．2术语定义
3.2.1性能参数
3.2.1.1系统振荡：输出纹波与噪声中存在低于开关频率的成分超过5mV或实际纹波
的10%（不包括工频部分），或开关管波形有发虚、不能同步等现象。

3.2.1.2最小负载电流：在指定输入电压时最小的能保证系统不振荡的负载电流。

3.2.1.3负载瞬态响应恢复时间：电压过冲后恢复到输出电压的负载调整率范围之内的
时间。

3.2.2条件与状态
3.2.2.1正常稳态工作状态：输入电压和输出负载在允许变化范围之内时，模块的工作
状态。

3.2.2.2负载动态：输入电压在允许范围之内，输出负载在25%阶跃变化，重复频率
1KHz，电流变化速率为2.5A/μs。

此时不考虑容性负载。

3.2.2.3开关机：输入电压在为允许范围的任意值，输出负载在允许变化范围内打开关
闭串联和输入的开关（为防止开关噪声，可以在模块端口加一个10~47μF左右的铝电解电容），保证输入电压上升速率小于5V/ms。

4.2.2.4遥控开关机：输入电压和负载在允许变化范围内，遥控开关机。

4.2.2.5输出短路：短路时输出负载阻抗应小于或等于10mΩ（低电压大电流的产品除
外）。

对于多路输出的，应该分别短路每一路，对于共地的对称输出，需要做跨接短路。

4.2.2.6输出过流：输出负载超过模块规定的过流保护点并负载阻抗大于100mΩ（低
电压大电流的产品除外）。

对于多路输出的，应该分别过流每一路，对于共地的对称输出，需要做跨接过流。

4.2.2.7短路保护及恢复：输入电压和负载在允许变化范围内，输出短路再撤销。

4.2.2.8短路启动：预置输入电压在允许变化范围内的任意值，输出处于短路状态（多
路输出考虑短路的多种情况）。

4.2.2.9过流启动：预置输入电压在允许变化范围内的任意值，输出处于过流状态（多
路输出考虑短路的多种情况）。

4．规范内容
4．1容性性能
4.1.1、采用微电流启动模式时：
每一路的容性能力（μF）C=P*10000/VO^2
其中P为输出额定功率（W）
VO 为输出电压（V ）
4.1.2、采用其它启动方式时
4.1.2.1输出电流小于或等于3A 的模块，容性负载应大于或等于2200μf 。

4.1.2.2输出电流小于或等于3A~10A 的模块，容性负载应大于或等于6800μf
4.1.2.3输出电流大于10A 的模块，容性负载应大于或等于10000μf
5．1保护特性
5.1.1 短路保护特性
5.1.1.1输出电压大于50V 的模块应在全工作范围内具有长期短路保护
5.1.1.2采用微电流启动方式的模块应在全工作范围内具有长期短路保护
5.1.1.3采用恒流或其它方式启动的模块应在全工作范围内具有长期短路保护
5.1.2过流保护特性
5.1.2.1采用电流型＼电压型控制的模块均应具有输出过流保护
5.1.2.2过流保护推荐的范围是120%－－140%，宽压输入的产品除外。

5.1.3输入过欠压保护
5.1.3.1 20W~50W 产品推荐加输入过欠压保护，50W （含）以上产品必须加输入欠压保，
推荐加输入过压保护
5.1.4输出过压保护
5.1.4.1输出电压大于50V （含）的产品应具有输出过压保护
5.1.4.2输出端有±S 的没有特殊要求的产品应具有输出过压保护
5.1.5过温保护
5.1.5.1:铝基板系列没有特殊要求的,必须有温度保护.
5.2 电路设计
5.2.1输入电路：
5.2.1.1必须内置LC 滤波器或π滤波
5.2.2电路拓扑：
5.2.2.1对于15W 以下的隔离DC-DC 模块，除非有特殊因素，一律使用反激电路，采用峰值电流型PWM 控制方，推荐使用芯片UC3843
5.2.2.2对于15W 以上，100W 以下的隔离DC-DC 模块，除非有特殊因素，一律使用正激电路，采用峰值电流型PWM 控制方式，推荐使用芯片UC3843
5.2.2.3对于铝基板系列150W 以下产品采用正激＋有源嵌位(采用下嵌位方式)，采用电压型芯片PWM 控制方式，推荐使用芯片LM5025,
5.2.2.4对于铝基板系列400W ――600W 的产品采用正激＋有源嵌位(采用上嵌位方式)， 采用电压型芯片PWM 控制方式，推荐使用芯片
5.2.3变压器和电感
5.2.3.1最大工作磁通：小于等于磁材在100℃时最大饱和磁通的85%
5.2.3.2绕组的电流密度：小于等于20 2/mm A ,推荐值为10~15 2
/mm A 。

5.2.3.3开气电感的安匝数：小于等于200AN/mm
5.2.3.4罐型、环型或非直接带焊盘骨架的漆包线规格：大于等于0.21mm
5.2.4.电流取样电路
5.2.4.1对于电流大于等于1 A 或输出功率大于20W 输入电压低于72V 的，一律使用互感器采样
5.2.5控制电路
5.2.5.1XX2（3）843（2）PWM 控制器
5.2.5.1.1 COMP和FB端之间的电阻不小于7.5KΩ
5.2.5.1.2 VCC和GND端必须就近接大于等于0.1μF的高频独石电容
5.2.5.1.3 Vref和GND端必须就近接大于等于0.1μF的高频独石电容
5.2.5.1.4 OUT端不能直接连接Ciss大于等于1000PF的MOSFET，必须串连至少5Ω的电阻，驱动能力不足时要增加缓冲电路以增大驱动能力（图腾柱）。

5.2.5.1.5 开关频率不能超过400KHz
5.2.5.1.6 VCC的工作电压小于等于18V，建议正常工作电压在11~13V。

5.2.6反馈电路
5.2.
6.1隔离光耦
5.2.
6.1.1工作电流：接受侧小于等于8mA，对于输出电压大于等于40V的允许工作电流在0.5mA左右
5.2.
6.2TL431电路
5.2.
6.2.1取样电阻电流大于等于0.8mA，当输出电压大于等于40V时，取样电阻电流应大于0.2Ma
5.2.
6.2.1供电电流大于等于1mA
5.2.
6.2.2供电电压应小于等于允许供电电压的80%
5.2.
6.2.3K和R端必须有电容以保证抗干扰能力
5.2.
6.3取样电阻
5.2.
6.3.1必须使用精密电阻，精度大于等于±1%
5.2.
6.4安全工作电压小于36，输出电压大于36的产品必须采用其它供电方式。

5.2.7输出电路
5.2.7.1有储能电感的多路输出必须使用使用偶合电感
5.3冗裕度和可靠性设计
5.3.1电阻
5.3.1.1使用功率小于等于额定功率的60%
5.3.1.2使用电压小于等于额定电压的95%
5.3.2无极性电容（如独石、聚脂电容）
5.3.2.1 电压小于等于额定电压的90%
5.3.1.2 纹波电流（有效值）小于额定电流的80%
5.3.3.有极性电容（如钽电解、铝电解电容）
5.3.3.1 电压小于等于额定电压的60%
5.3.3.2 纹波电流（有效值）小于额定电流的50%
5.3.4功率MOSFET
5.3.4.1 VDS：在全输入范围内最大工作电压小于等于额定耐压的85%（包括噪声尖刺）5.3.4.2 IDS：在全输入范围内最大峰值电流小于等于额定工作电流的80%
5.3.4.3 VGS：小于等于额定VGS电压
5.3.5整流管
5.3.5.1反向电压设计：最大工作电压小于等于额定耐压的90%（包括噪声尖刺）
5.3.5.2工作电流设计：最大工作平均电流小于等于额定电流的80%
5.3.6三极管
5.3.
6.1 BE结反压小于等于4V，最好不超过3V
5.3.
6.2 CE结工作电压小于等于VCEO的80%
5.3.
6.3 IC工作电流小于等于额定电流的80%
5.3.7二极管
5.3.7.1工作反压小于等于额定反压的90%
5.3.7.2工作电流小于等于额定电流的80%
5.3.8控制芯片
5.3.8.1供电电压小于等于额定电压的80%
5.3.8.2工作功耗小于等于额定功耗的60%
5.4稳态工作设计
5.4.1在整个工作范围内应不出现系统震荡问题
5.5瞬态过程设计
5.5.1启动延时时间：
5.5.1.1：采用微电流启动方案的，启动延时时间小于等于1S
5.5.1.2：采用恒压启动方案的，启动延时时间小于等于100mS
5.5.2输出建立过程
5.5.2.1：输出建立时间
5.5.2.1.1：对于输出电压小于8V的，输出建立时间小于等于10mS
5.5.2.1.2：对于输出电压大于等于8V的，输出建立时间小于等于50mS
5.5.2.2：输出建立过程：
5.5.2.2.1：对于输出电压小于8V的，输出电压过冲应小于等于输出电压的5%，在电压建立75%~100%之间跌落应小于等于输出电压的1%，平台时间应小于等于200μS。

5.5.2.2.2：对于输出电压大于等于8V的，输出电压过冲应小于等于输出电压的5%，在电压建立75%~100%之间跌落应小于等于输出电压的5%，平台时间应小于等于500μS。

5.5.3开关机、遥控开关机、短路及恢复过程
5.5.3.1：功率器件不能出现瞬间的过压和过流现象，电压应力应小于等于额定电压应力的95%
5.5.3.2：其它器件的应力应小于额定应力
5.5.3.3：电压输出建立过程遵守5.5.2要求
5.5.4负载动态
5.5.4.1：功率器件不能出现瞬间的过压和过流现象，应力不能超过额定应力的95%
5.5.4.2：输出恢复时间小于等于500μS
5.5.4.3：输出过冲和跌落小于等于输出电压的5%
5.5.5异常启动
5.5.5.1短路启动与过流启动时，功率器件不能出现瞬间的过压和过流现象，并且电压应力应小于等于额定电压的95%。

5.6极限条件设计
5.6.1输入电路
5.6.1.1：稳态极限输入电压：大于等于最高输入电压的10%。

在稳态极限电压条件下，功率器件不能出现过压和过流现象，并且电压应力应小于等于额定电压的95%。

5.6.1.2：瞬态极限输入电压：大于等于最高输入电压的40%。

在瞬态极限电压条件下，100mS 时间内，功率器件不能出现失效现象。

5.6.1.3：对于具有输入过欠压保护的产品，在输入过欠压保护时功率器件不能有过压、过流和过功率现象
5.6.2输出电路
5.6.2.1：过流时：功率器件不能有过压，过流和过功率现象
5.6.2.2：短路时：功率器件不能有过压，过流和过功率现象
5.6.2.3：对于具有输出过压保护的产品，在过压保护时：功率器件不能有过压，过流和过功
率现象
5.7热设计
5.7.1整体产品热设计（出模块本身具有温度保护的产品出外）
5.7.1.1：在正常工作状态下，模块的壳温不能超过95℃
5.7.1.1：对于有长期短路保护的产品，在短路保护状态下，模块的壳温不能超过95℃
5.7.2器件热设计
5.7.2.1：在正常工作状态下，半导体功率器件的最高结温小于等于器件允许结温的70%，建议小于105℃
5.7.2.2：在正常工作状态下，磁性功率器件的最高结温小于等于120℃
5.7.2.3：在正常工作状态下，电容的最高温度应小于等于额定工作温度的90%
5.7.2.4：对于具有长期短路保护的产品，在短路保护状态下，功率器件的最高温度应小于等于额定工作温度的95%
5.8安全规程
5.8.1隔离耐压：输入输出间为500VDC，输入与外壳为500VDC，输出与外壳为500VDC
输入输出间为500VDC，输入与外壳为500VDC，输出与外壳为500VDC
5.8.2绝缘电阻：输入输出间为100MΩ，输入与外壳为100MΩ，输出与外壳为100MΩ
6.三防设计
6.1三防设计是指防潮设计、防盐雾设计和防霉菌设计。

6.1.1 模块电源采用六面金属屏蔽,内部灌封聚胺脂胶或环氧树脂
6.1.2铝基板系列的产品、开板式的产品,要求对印制板及组件表面涂覆专用的三防清漆可以有效地避免导线之间的电晕、击穿，提高电源的可靠性；
6.1.3电感、变压器应进行浸漆、端封，以防潮气进入引发短。