AVOS总体技术方案newWord文件下载.docx
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---郦鸣--------------日期：
注意:
总体方案为二次电源的详细设计，对于新系列的产品开发必须进行，包括电路实现形式、主要原理、结构、工艺，生产方式等。
其设计的拟订思路是:
根据规格书的要求,从整体最优的角度,严格按规格书设计出满足功能要求、成本要求的适合大批量生产的产品，并作为评审的依据。
1.引言
AVO120-48S12是在AVO100预研项目基础上，首次采用半桥拓扑的平台性项目开发。
定位于成为二次电源继有缘箝位之后的新一代1/8砖产品开发平台。
之后进行AVO120系列拓展也在此基础上进行。
目前业界新1/8砖系列主要有Artesyn的TyphoonLES系列和Delta的E48SH系列。
分别采用半桥正反激和半桥磁集成方案。
AVO120-48S12采用的普通半桥加同步整流方案，和原有平台相比，可以大幅提高效率并可以控制成本。
模块采用12层FR-4PCB板全开放式结构，可带基板，变压器、电感绕线集中在PCB内，采用粘磁芯方案实现。
模块管脚排列与1/8砖的结构完全兼容。
2.产品名称、型号
产品名称：
AVO120系列输出电源模块
AVO120－48S12PB-4L
—————————
123456789
说明：
1－产品系列名称
2－输出标称功率
3－输入标称电压
4－输出组数：
S为单路；
D为双路
5－输出标称电压：
12为12V
6—遥控逻辑：
P为正逻辑，缺省为负逻辑
7—基板：
B为带基板，缺省为不带基板
8—插针的长度:
4为4.8mm±
0.5mm（0.189in.±
0.02in.）
6为3.80mm±
0.25mm（0.150in.±
0.010in.）
8为2.80mm±
0.25mm（0.110in.±
缺省为5.8mm±
0.5mm（0.228in.±
0.02in.）
9－ROHS要求：
L为R6,Y为R5
产品型号见下表：
型号
功率（W）
输入电压（V）
输出电压
（V）
CNT逻辑
插针长度（mm）
基板
AVO120-48S12-4Y
120
36-75
12
负
4
4.8
不带基板
AVO120-48S12P-4Y
正
AVO120-48S12-4L
AVO120-48S12P-4L
AVO120-48S12B-4Y
带基板
AVO120-48S12PB-4Y
AVO120-48S12B-4L
AVO120-48S12PB-4L
3、电路设计
3.1方案选型
AVO120项目由于效率要求高，93%，选用AVO100预研项目的平台。
下表是AVO100预研的对手方案分析。
竞争对手
技术方案
料本
及价格较高的原因
高效率点
TYCO
半桥
原边控制
集成芯片驱动
101元
>
=3.3V
包括:
3.3V,5V,12V
Delta
半桥磁集成；
副边控制
分立器件驱动；
电流采样方式；
使用CT进行原副边隔离
100元
使用埋孔PCB
<
=1.8V
1.8V,1.5V,1.2V
ARTESYN
半桥正反激
分立器件驱动
电流采样方式：
副边铜皮采样
102元
铜皮采用，使用高精度运放
2.5V;
1.8V,1.5V,1.2V次优
根据AVO100预研结论，AVO120项目选用方案：
半桥+副边控制+分立器件驱动+CT隔离采样。
料本约85元，效率93%。
AVO120电路部分主要由主功率电路，反馈控制电路，输入欠压保护电路，输出过压电路，输出过流保护电路，过温保护电路，启动电源等构成。
图1AVO120-48S12电路图
3.2主功率部分
图2AVO120主功率电路示意图
主功率电路采用普通半桥，原副边匝比4：
3：
3，电感：
5匝，输出地和副边同步整流管S极之间有半匝电感。
副边采用同步整流，如图2所示。
PWM控制芯片采用TI的UCC2808,副边控制。
驱动部分采用分离器件驱动，通过对管驱动副边整流管，同时通过驱动变压器实现原边的上管浮驱和下管驱动（见图3所示），可以节省驱动芯片，实现低成本，高性能方案。
图3AVO120原边驱动电路示意图
AVO120系列要求效率高，成本要低。
同时兼顾效率和成本，因此对比了以下两种方案：
1、铜厚对效率影响：
在相同条件下，测试4OZ相对3OZ半载满载整体效率高（0.4%左右）。
2、由于副边驱动电平较低，只有5V，因此选用infineon适合低压驱动的MOS管BSC123N10LSG，比BSC100N10NSF效率提高0.4%左右，目前没有替代。
副边管子个数对效率影响：
相同条件下，副边管子个数2个管子相对于4个管子，半载效率上升0.3%左右，满载效率下降.2%左右。
管子个数对效率影响不大。
因此最终选用12层4OZ,副边管子采用2个BSC123N10LSG管子，详细结果：
3.3控制电路部分
1）启动电源
开机时使用线性电源供电，副边通过启动电源绕组自激振荡方式供电，等主绕组有输出后副边改由绕组供电，启动电源绕组停止工作。
原边则一直由线性电源供电（正常工作原边功耗很小）。
详细电路如图4所示。
图4启动电源电路
2）预偏置电路
、开机预偏置采用新的预偏置电路（如图5所示），控制对管的上拉电平实现开机预偏置功能。
关机和各种保护预偏置功能通过保护电路先拉低对管电源再关机来实现。
图5预偏置电路
3）UVLO，CNT，OTP
原边CPU软件检测，判定保护时先发关机脉冲到副边完成预偏置关机再进入打嗝。
UVLO检测通过CPU集成的内部比较器触发保护，做到反应迅速才能实现预偏置功能。
但同时要兼顾浪涌问题。
通过CPU的集成AD检测开机实现开关机回差。
3）外延过流保护
CT采样，通过运放控制，当输出达到外延点时，运放输出拉低反馈运放同相输入端来限制占空比。
当占空比小到一定程度，通过CPU检测进入打嗝状态。
详细电路如图6所示。
图6OCP外延电路
4）OVP
在副边通过比较器触发保护，拉掉副边驱动实现预偏置，同时拉低运放同相端关掉2808驱动输出，同样由CPU检测占空比实现打嗝。
6）软件设计
4、关键元器件说明
关键器件基本借用AVO100预研项目平台。
1）变压器和电感
采用独立的变压器和电感磁心，匝比4:
3:
3，主磁心选用AVO100预研项目中使用的ER18磁芯，材质PC95。
由于辅助电源供电电路的特殊，开机时，线性电源除了提供原边电源外，还要通过驱动变压器向副边提供辅助电源和驱动。
同时启动电源磁芯还集成了原边驱动绕组，因此该磁芯设计尤为重要。
感量要求高，拟采用PC95材质，并且端面抛光。
图7驱动变压器磁芯
2）主控制芯片
选用TI公司的2808，供电电压要求较低，在我司也有应用。
目前发现2808输出在低压输入时有振荡，原因在于CS加入RC补偿时，信号过高会引起内部限占空比或是内部打嗝，过低会导致振荡。
准备换用三极管补偿电路。
图8主控制芯片电路
3）CT
由于采用副边控制方案，CT需要做到基本绝缘，重新开模。
4）功率管
考虑到尺寸和加工的要求，所有的功率MOSFET都选用了100V的PowerPAK封装器件。
主要考虑效率和应力的要求。
5、测试、老化工装设计
老化工装借用原产品1/8砖产品，不需另外制作；
6、开发风险控制
项次
风险描述
发生概率
造成的影响
缓解措施
责任人
1
2808的振荡问题
高
影响开发进度
加快进度
项目组
物品部
2
预偏置关机电路和浪涌协调
及浪涌导致2808打嗝的解决
3
效率和可靠性要求磁芯和启动电源磁芯的高感量需要精确控制（+-10%）.
工艺室
带基板模块过三次回流焊
中
前期提前介入，借鉴Artsyn经验。
5
新的副边嵌位技术平台
前期电路调试，考虑情况全面。
6
高密度模块带来的PCB布局时间延长和CAD新员工画高难度板带来的时间延迟
积极与CAD交流，选小封装器件，画前先讨论，争取少走弯路。
7
基本绝缘的CT
8
启动电源PC95磁芯开模，以及磁芯粘接
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