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[开关电源]

#罗姆电源评估板评测之旅#+高效的开关电源体验

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楼主
dql2015|  楼主 | 2022-7-19 22:22 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 dql2015 于 2022-7-27 21:59 编辑

感谢二姨和厂家的活动,本次体验的是来自罗姆家的AC-DC开关电源板,根据官网资料介绍,该评估板提供24V隔离电压输出、90Vac~264Vac输入,最大输出电流为1.67A。控制芯片是BM2P060MF,这是一颗内置650V隔离的PWM式DC/DC转换器IC。该芯片内部集成的0.7欧低导通电阻的650V MOSFET,因此可以达到了91%极高能效(标准模式下)。
包装很高端:

用高端海绵包装,保护的很好:

说明书介绍了基本特性和测试接口,根据这个连线就能快速进行测试:

电源板正面照片:

从板子上可以看到,两颗电容、变压器十分醒目,保险丝后面还有一颗红色的压敏电阻作为安全保护,电源输入选用的压敏电阻是设置在电源保险或有保险功能的原件之后,与主负载并联,在电源输入电压异常增高时,牺牲自我,起保护主电路的作用,同时降低其他危险,比如失火、爆炸。
元器件清单一览:

电源板主要特性:

电源并不是一个简单的小盒子,它相当于有源器件的心脏,源源不断的向元器件提供能量。电源的好坏,直接影响到元器件的性能。开关电源主要评价指标有十几个。
一. 描述输入电压影响输出电压几个指标形式
1. 绝对稳压系数
A.绝对稳压系数:表示负载不变时, 稳压电源输出直流变化量△U0与输入电网变化量△Ui之比。即:K=△U0/△Ui。
B. 相对稳压系数:表示负载不变时,稳压器输出直流电压△Uo的相对变化量△Uo与输出电网 Ui 的相对变化量Ui之比。即:S=△Uo/Uo /△Ui/Ui。
2. 电网调整率
它表示输入电网电压由额定值变化±10%时,稳压电源输出电压的相对变化量,有时也以绝对值表示。
3. 电压稳定度
负载电流保持为额定范围内的任何值,输入电压在规定的范围内变化所引起的输出电压相对变化△Uo/Uo百分值),称为稳压器的电压稳定度。
二. 负载对输出电压影响的几种指标形式
1. 负载调整率(也称电流调整率)
在额定电网电压下,负载电流从零变化到最大时,输出电压的最大相对变化量,常用百分数表示,有时也用绝对变化量表示。
2. 输出电阻(也称等效内阻或内阻)
在额定电网电压下,由于负载电流变化△IL引起输出电压变化△Uo,则输出电阻为Ro=|△Uo/△IL| 欧。
三. 纹波电压的几个指标形式
1. 最大纹波电压
在额定输出电压和负载电流下,输出电压的纹波(包括噪声)的绝对值的大小,通常以峰峰值或有效值表示。
2. 纹波系数 Y(%)
在额定负载电流下,输出纹波电压的有效值Urms与输出直流电压 Uo 之比,即y=Umrs/Uo x100%
3. 纹波电压抑制比
在规定的纹波频率(例如 50Hz)下,输出电压中的纹波电压 Ui~与输出电压中的纹波电压 Uo~之比,即:纹波电压抑制比=Ui~/Uo~ 。
这里声明一下:噪声不同于纹波。纹波是出现在输出端子间的一种与输入频率和开关频率同步的成分,用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在输出电压的 0.5%以下;噪声是出现在输出端子间的纹波以外的一种高频成分,也用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在输出电压的 1%左右。纹波噪声是二者的合成,用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在输出电压的 2%以下。
四. 冲击电流
冲击电流是指输入电压按规定时间间隔接通或断开时,输入电流达到稳定状态前所通过的最大瞬间电流。一般是 20A——30A。
五. 过流保护
过流保护是一种 电源负载保护功能,以避免发生包括输出端子上的短路在内的过负载输出电流对电源和负载的损坏。过流的给定值一般是额定电流的 110%——130%。
六. 过压保护
过压保护是一种对端子间过大电压进行负载保护的功能。一般规定为输出电压的 130%——150%。
七. 输出欠压保护
当输出电压在标准值以下时,检测输出电压下降或为保护负载及防止误操作而停止电源并发出报警信号,多为输出电压的 80%——30%左右。
八. 过热保护
在电源内部发生异常或因使用不当而使电源温升超标时停止电源的工作并发出报警信号。
九. 温度漂移和温度系数
温度漂移:环境温度的变化影响元器件的参数的变化,从而引起稳压器输出电压变化。常用温度系数表示温度漂移的大小。
绝对温度系数:温度变化1摄氏度引起输出电压值的变化△UoT,单位是 V/℃或毫伏每摄氏度。
相对温度系数:温度变化 1 摄氏度引起输出电压相对变化△UoT/Uo,单位是 V/℃。
十. 漂移
稳压器在输入电压、负载电流和环境温度保持一定的情况下,元件参数的稳定性也会造成输出电压的变化,慢变化叫漂移,快变化叫噪声,介于两者之间叫起伏。
表示漂移的方法有两种:
1. 在指定的时间内输出电压值的变化△Uot。
2. 在指定时间内输出电压的相对变化△Uot/Uo。
考察漂移的时间可以定为 1 分钟、10 分钟、1 小时、8 小时或更长。只在精度较高的稳压器中,才有温度系数和温漂两项指标。
十一. 响应时间
响应时间是指负载电流突然变化时,稳压器的输出电压从开始变化到达新的稳定值的一段调整时间。在直流稳压器中,则是用在矩形波负载电流时的输出电压波形来表示这个特性,称为过度特。
十二. 失真
失真这是交流稳压器特有的。是指输出波形不是正 波形,产生波形畸变,称为畸变。
十三. 噪声
按30Hz——18kHZ 的可听频率规定,这对 开关电源的转换频率不成问题,但对带风扇的 电源要根据需要加以规定。
十四. 输入噪声
为使开关电源工作保持正常状态,要根据额定输入条件,按由允许输入外并叠加于工业用频率的脉冲状电压(0——peak)制定输入噪声指标。一般外加脉冲宽度为 100——800us,外加电压 1000V。
十五. 浪涌
这是在输入电压,以 1 分钟以上的间隔按规定次数加一种浪涌电压,以避免发生绝缘破坏、闪络、电弧等异常现象。通信设备等规定的数值为数千伏,一般为 1200V。
十六. 静电噪声
指在额定输入条件下,外加到电源框体的任意部分时,全输出电路能保持正常工作状态的一种重复脉冲状的静电。一般保证 5——10KV 以内。
十七. 稳定度
允许使用条件下,输出电压最大相对变化△Uo/Uo。


从数据手册的性能参数表可以看到,该电源板性能十分优秀:


反面有几颗贴片电阻:

由于采用无散热器的表面贴装,相比传统开关电源板PCB整体就显得小巧许多。整体做工精良,元件布局合理,唯一不足的是没有附带一根电源线,还需要自己准备一根。电源板主控芯片BM2P060MF官网如下:
https://www.rohm.com.cn/products/power-management/ac-dc-converters-ics/ac-dc-converters-ics-pwm-qr/bm2p060mf-z-product#


罗姆为我们提供了丰富的资料,方便用户快速开展设计:


芯片特性:

典型应用:


该芯片是一个具有多种智能功能的开关电源变换器,用于 AC/DC 的 PWM 类型 DC/DC 转换器为包括电源插座的所有产品提供了最佳系统。该 IC 支持隔离电源,可简化各种低功耗电气转换器的设计。它通过集成开关 MOSFET 和外部电流检测电阻器,实现了电源设计的高度灵活性。该IC具有交流低压保护功能和X电容放电功能,可在轻负载时进行降频、最小导通宽度调整和突发操作,因此可以制成高效率电源。
具有多种智能功能如:FB 引脚过载保护功能(FB OLP)、逐周期过流保护功能 、过流检测 、交流电压检测补偿功能 、外部停止功能、动态过流保护、前沿消隐功能。内部原理图如下:


电源板并没有简单的照抄典型设计,而是加入了一些自己的功能:

由原理图可以算出 VOUT = (9.1+180+22)* 2.495 / 22 = 23.94V
芯片内部的PWM控制器用于AC/DC供电,因此BM2P060MF可以为各种带电源插座的产品提供更佳的系统设计,非常有助于降低工厂的安装成本并提高白色家电和工业设备的节能性和可靠性。
上电测试:采用4位半万用表测量结果位23.82V,与标称24v有些误差,应该与反馈的电阻精度有关。
由于采用了大电容,断开输入电源后,缓慢放电。


总结评价:测试采用万用表读取电压。该电源板标称输出24V,在实际应用中可以通过更改反馈电阻的方法设置输出的电压范围为11V~60V。开关频率高达65kHz,实现了高效率的AC-DC电压变换。本次体验太过仓促,实在是抱歉,后续有时间慢慢体验这款电源评估板。






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王栋春 2022-7-19 22:48 回复TA
非常专业的测评,期待后续分享。 
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