硬件設(shè)計手冊

1、硬件工程師手冊63 / 63目的規(guī)范硬件設(shè)計的設(shè)計輸入、設(shè)計范圍、設(shè)計輸出、設(shè)計要求，籍此規(guī)范來把關(guān)硬件設(shè)計的關(guān)鍵點。2 適用范圍適用于DVDP，DVD RW，PDVD及其相關(guān)產(chǎn)品的硬件設(shè)計。3 定義3.1元器件的定義：在不同的標準中有不同的定義，這里采納GJB4027-2000軍用電子元器件破壞性物理分析方法中的定義，即元器件（Part或Component）是指“在電子線路或電子設(shè)備中執(zhí)行電氣、電子、電磁、機電和光電功能的基本單元。應(yīng)基本單元可由一個或多個零件組成，通常不被破壞是不能將其分解的。3.2 一般環(huán)境的定義：溫度 1535 相對濕度：20%80% 大氣壓：86106KPa3.3 仲

2、裁環(huán)境的定義：溫度 25±1 相對濕度：48%52% 大氣壓：86106KPa4 職責硬件工程師：負責原理圖輸出；PCB工程師：負責PCB LAYOUT。5 設(shè)計要求規(guī)范硬件設(shè)計的輸入包括客戶明示的要求和潛在的要求，如CRS、ID、CA、法律法規(guī)要求（如UL、CE、CB、FCC、CCC）、學問產(chǎn)權(quán)（MACROVISION、DOLBY）的要求等。硬件的設(shè)計必需以滿足客戶要求為前提，并依據(jù)先做系統(tǒng)總體設(shè)計，再做好概要設(shè)計，最終做具體設(shè)計的步驟進行設(shè)計。硬件設(shè)計的輸出包括但不限于電原理圖、PCB、樣機、BOM單、EMC及安規(guī)工藝要求表等。 本規(guī)范包括² 5.1電原理圖制作和PCB

3、 LAYOUT² 5.2元器件選擇² 5.3通用功能和性能設(shè)計規(guī)范² 5.4安規(guī)設(shè)計² 5.5 EMC（不包括ESD）設(shè)計² 5.6 ESD設(shè)計² 5.7熱設(shè)計² 5.8能效設(shè)計² 5.9噪聲設(shè)計² 5.10環(huán)保要求設(shè)計² 5.11制造可行性相關(guān)設(shè)計² 5.12售后可行性相關(guān)設(shè)計² 5.13 接口電路的設(shè)計規(guī)范5.1電原理圖繪制和PCB LAYOUT 本司電原理圖制作工具采納ORCAD 15.7 CIS，原理圖八繪制的相關(guān)要求請參見電原理圖制圖規(guī)范。原理圖的輸出目的是為適應(yīng)P

4、CB LAYOUT的要求，PCB LAYOUT工具軟件采納PADS 2007之PADS LAYOUT部分，其所須要遵行的規(guī)范要求請參見PCB設(shè)計規(guī)范。特殊須要留意的是：在繪制原理圖時，對大電流的電源回路要標示出來，以便PCB LAYOUT時依據(jù)下表確定合適的線寬。溫升(K)10K20K30K銅厚(OZ.)0.5120.5120.512線寬（inch）最大通流容量（A）0.0100.51.01.40.61.21.60.71.52.00.0150.71.21.60.81.32.41.01.63.00.0200.71.32.11.01.73.01.22.43.00.0250.91.72.51.22.

5、23.31.52.84.00.0301.11.93.01.42.54.01.73.25.00.0501.52.64.02.03.66.02.64.47.30.0752.03.55.72.84.57.83.56.010.00.1002.64.26.93.56.09.94.37.512.50.2004.27.011.56.010.011.07.513.020.50.2505.08.312.37.212.320.09.015.024.5PCB板上線寬和電流的關(guān)系（Trace Carrying Capacity per mil std 275美軍標）舉例說，線寬0.025英寸，銅厚采納2 oz.盎斯，

6、而允許溫升30度，那查表可知， 最大平安電流是 4.0A（安培） 。1 oz.等于35微米厚，2 oz.等于70微米,以此類推。5.2元器件選擇規(guī)范元器件的選擇應(yīng)遵循公司元器件標準化的要求，從標準化元器件庫中選取，盡量選用“優(yōu)選”類元器件，不選用“淘汰”類元器件，必要時才選用“非優(yōu)選”類元器件。下面的選擇規(guī)范僅僅供應(yīng)一般的原則供硬件設(shè)計人員設(shè)計時選取合適的元器件用。元器件包括分立元件和集成器件兩大類，分立元件包括電阻、電容、電感、二極管、三極管等，集成器件主要指集成電路（Integrated Circuit,簡稱IC），同時本規(guī)范也對一些會用到的其它元器件如天線、喇叭等作一個簡潔的介紹。 在選

7、擇元器件進行設(shè)計時,應(yīng)對參數(shù)的選取留有足夠的余量,實際運用應(yīng)力(電、熱、機械等應(yīng)力)應(yīng)低于元器件的額定值，這就叫元器件的降額運用。元器件降額的程度以元器件實際承受的應(yīng)力（工作應(yīng)力）和額定應(yīng)力之比來定量表示，此應(yīng)力之比通常稱為降額因子。元器件降額運用時，降額因子小于1。元器件降額運用后，能在肯定程度上提高元器件的牢靠性（降低元器件的工作失效率）。在設(shè)計電子產(chǎn)品時，可以參考國軍標GJB/Z35-93元器件降額準則確定降額因子。5.2.1 電阻器件的選擇規(guī)范電阻的要主要有標稱阻值、誤差、功率、耐壓等參數(shù)，在進行電子產(chǎn)品設(shè)計時，依據(jù)不同的產(chǎn)品，所關(guān)注的參數(shù)有所不同，為兼顧到各種設(shè)計的須要，這里分別把上

8、述四薦參數(shù)的選取原則，考慮到工藝的要求和牢靠性的要求，對條件極限電壓、電阻溫度系數(shù)及工藝條件的選取原則也一并進行了說明。5.2.1.1 阻值的選擇 當前，科技的發(fā)展日新月異，電子元器件的封裝為適應(yīng)各種產(chǎn)品的須要也多種多樣，電阻也不例外，但就當前的工藝而言，主要有兩類封裝，一類是插件，另一類是貼片（即SMD）。下面兩個表分別是插件電阻和SMD電阻的阻值選擇指引。涂綠色的表示優(yōu)選值，無色表示非優(yōu)選（又稱備選）值，橙色表示淘汰值，基本上不能選用。表5.1.11 插件電阻優(yōu)先選用表表5.1.12SMD電阻優(yōu)先選用表5.2.1.2誤差的選擇 本司常用的電阻有兩種精度，一種5，另一種是1。其中前者是優(yōu)選值

9、，后者是特殊狀況下才運用。5.2.1.3功率的選擇這里的功率是指電阻所標的額定功率，一般是指在70環(huán)境溫度下進行耐久性試驗，而且阻值變化不超過該試驗的允許值時所允許的最大功耗值。電阻所能承受的功耗和溫度的關(guān)系稱之為降功耗曲線。該曲線一般在產(chǎn)品書目或規(guī)格書中給出。電阻在實際運用過程中總會發(fā)熱而產(chǎn)生溫升，因此電阻實際承受的功率應(yīng)在額定功率的30%40%為宜，以保證電阻長期牢靠穩(wěn)定地工作。5.2.1.4額定電壓的選擇 這里的電壓是電阻的額定電壓，一般是指施加在電阻兩端的電壓不應(yīng)超過額定電壓或元件極限電壓，兩者中取小者.5.2.1.5 條件極限電壓可以連續(xù)施加在電阻兩端的最大直流電壓或溝通有效值電壓；

10、元件極限電壓取決于電阻器的尺寸和制造工藝。此電壓一般在產(chǎn)品書目或標準中給出，選用電阻或進行電阻試驗時肯定要留意該電壓值。舉例如下： GB8551-87規(guī)定的RT13型碳膜固定電阻器的典型數(shù)據(jù)：70額定功耗溫度系數(shù)元件極限電壓絕緣電壓最大尺寸引線直徑dLD0.125+350/-10001502504.11.80.5±0.05GB7275-87規(guī)定的RJ15型金屬膜固定電阻器的典型數(shù)據(jù)：70額定功耗溫度系數(shù)元件極限電壓絕緣電壓最大尺寸引線直徑dLD0.5±10035050010.53.90.7±0.05 SJ/T 10618-95規(guī)定的RYG1功率型金屬氧化膜電阻器的

11、典型數(shù)據(jù)：70額定功耗阻值范圍溫度系數(shù)元件極限電壓絕緣電壓最大尺寸引線直徑dLD0.5175K±250250350104.00.6±0.0511100K±250350500134.50.8±0.0521120K350500166.531150K50070024.99.5 SJ/T 10619-95規(guī)定的RYG2功率型金屬氧化膜電阻器的典型數(shù)據(jù)：70額定功耗阻值范圍溫度系數(shù)元件極限電壓絕緣電壓最大尺寸引線直徑dLD0.5122K±3502503507.02.70.6±0.051168K350500104.00.8±0.0521

12、68K350500134.531100K350500166.551100K50070024.99.5注：電壓值是指直流或溝通有效值，單位V。功耗單位W。直徑單位mm。溫度系數(shù)單位10-6/5.2.1.6 電阻溫度系數(shù)的選擇電阻的阻值隨著工作溫度的變更而變更，這種變更用溫度系數(shù)來表達，在廠家的技術(shù)資料或相關(guān)標準中應(yīng)明確給出，其定義為=（R1-R2）/（R1.T）；這種變更對電路的工作穩(wěn)定性將產(chǎn)生不良影響，電路要求越高，選用的電阻溫度系數(shù)越小，特殊是作為基準電壓和供應(yīng)工作點的電阻，更應(yīng)當留意這一點。5.2.1.7 工藝條件的選擇這里的工藝條件對本司而言就是指電阻的引線直徑及間距。下面分別進行說明。

13、5.2.1.7.1引線直徑電阻的引線直徑(d)通常在0.451.2mm之間，一般狀況下1/8W1/4W電阻采納0.45±0.05mm的引線；1/3W1/2W電阻采納0.60±0.05mm的引線；1W3W電阻采納0.80±0.05mm的引線；水泥電阻引線一般較粗，采納0.81.2mm的引線，也會采納扁平狀引線。5.2.7.2 引線成型間距u 為了提高插件時的效率，須要對電阻引線進行成型，使其間保證規(guī)則、一樣的間距；而對于功率1/2W以上的電阻，將引線予以成型安裝，使其離開線路板肯定的距離便于散熱。u 電阻引線成型一般是在電阻生產(chǎn)的最終一道工序完成，成型引線的間距由模

14、具來保證，因此電阻引線成型的間距不是隨意的，通常，7.5±1mm、10±1mm、12.5±1mm、15±1mm、20±1mm、30±1mm為臥式裝配的標準間距，設(shè)計時盡量選取標準間距；u 另外，要求電阻引線成型時肯定要注明成型引線的形態(tài)，可以是打彎（單彎、雙彎、內(nèi)彎、外彎）也可以是打扁成型，依據(jù)裝配狀況選擇；u 引線成型高度在79mm之間，依據(jù)廠家供應(yīng)的數(shù)據(jù)選擇,不必強求統(tǒng)一；電阻引線也可以成型為立式安裝結(jié)構(gòu)，但盡量不要采納立式安裝。立式成型尺寸，目前運用較少；在成型方面，請遵循以下尺寸：5.2.1.8一般選取原則 選用阻值時盡量在上

15、述標準系列中選取標稱阻值；假如要求非標阻值，廠家生產(chǎn)不便利，替換也不便利，還簡潔造成呆滯料；比如720K即是非標阻值，盡量避開選用。 滿足技術(shù)要求的狀況下，盡量選取允許偏差大（即精度低）的電阻最為經(jīng)濟； 氧化膜電阻不宜做高阻，一般不超過200K，超過200K阻值穩(wěn)定性較差； 低阻（4.7以下）盡量選金屬膜電阻，高阻（2.2M以上）盡量選碳膜電阻； 高壓、高阻、高溫、有浪涌的電路中盡量氧化膜電阻；假如價格允許，當然玻璃釉電阻更好； 在高增益電路中，特殊是前置放大器，應(yīng)選用噪聲電動式小的電阻，金屬膜電阻噪聲電動式最小，其次為金屬氧化膜電阻、線繞電阻、碳膜電阻。 5.2.2 電容器件的選擇規(guī)范端子絕

16、緣介質(zhì)距離d金屬板金屬板電容器（簡稱電容）也是電子設(shè)備中常用的元器件之一，電路中用“C”表示，它主要用于電路端子的隔直流、耦合、旁路、延時、濾波、能量轉(zhuǎn)換、諧振回路的調(diào)諧及限制電路中時間常數(shù)的設(shè)置等方面。電容器的工作原志向必全部的硬件設(shè)計人員都清晰，這里不再復(fù)述。但須要留意其參數(shù)的確定因素。因為電容器是將通電性能良好的兩塊金屬板相對平行放置，再在其間放一塊不通電的絕緣介質(zhì)構(gòu)成。其容量為： C=×Sd 圖1 電容器的原理示意圖 如右圖5.2.2-1所示，電容器的容量，跟金屬板的面積、金屬板的距離、介質(zhì)有關(guān)。金屬板的面積越大，容量就越大，金屬板的距離小，容量就越大，介質(zhì)的絕緣性能越好，容

17、量就越大。電容器的種類可分為可變電容和固定電容兩大類，各自有電板間的介質(zhì)種類區(qū)分，但其原理都相同。電容器固定電容器電解電容器可變電容器鋁鋁固體電解電容器鉭濕式電解電容器電氣雙層電容器干式鉭鋁干式電解電容器鉭固體電解電容器有機系電容液引線型（A型）固體式水溶系電容液硬幣型（E型）陶瓷電容器薄膜電容器云母電容器紙電容器及其它等（省略）玻璃電容器為了充分發(fā)揮電容器的主要功能和作用，電容器必需具備相應(yīng)的特性，其基本特性主要表現(xiàn)為靜電容量、損耗、漏電流、額定電壓、絕緣電阻等方面。5電容量的選擇靜電容量是電極板之間貯存的電荷量。運用電池對電容器施加電壓后，和電池陽極相連的金屬板帶+Q，和陰極相連的帶Q，電

18、荷都是成雙成對的，且電量相等，那么金屬板間貯存的電量Q和電壓和靜電容量之間的關(guān)系為×S× Q× 絕緣介質(zhì)常數(shù)，S金屬板的面積，金屬板間距離，V加在金屬板間的電壓。 容量的選擇和電路所要實現(xiàn)的功能有關(guān)，假如是用作退耦電容，一般選取瓷片0.1uF電容最好，假如是低頻濾波則必需依據(jù)紋波電流的大小來確定濾波電解電容的容量。在相同材質(zhì)的狀況下，電解電容的容量和其所能承受的紋波電流成正比，即容量越大，所能承受的紋波電流越大。大多數(shù)狀況下，我們的硬件設(shè)計人員用得最多的是退耦電容和濾波電解電容，另外再介紹一下耦合電容的選取，這里分別介紹它們的選取原則。u 退耦電容的選擇退耦電容，

19、有時有叫By Pass capacitor或者旁路電容。主要作用是去提負載回路和電源回路之間的耦合，防止負載回路反射干擾信號到電源回路，造成二次干擾。一般在供電回路設(shè)計時，都會考慮把高頻去耦電容（瓷片電容）和低頻濾波電容（最好是瓷片，但考慮成本一般用電解電容）協(xié)作使其構(gòu)成一個高、低頻去耦回路。這里瓷片最好選用無引腳的SMD型（其容量一般為0.01uF0.1uF），而電解電容最好選取鉭電解，但因鉭電解太貴。u 低頻濾波電解電容的選擇濾濾電容，特殊是用作整流后的濾波電容，一般采納價格低有成本優(yōu)勢的鋁電解電容。其選取的計算公式如下所述。u 耦合電容的選擇5損耗角正切（tg）值的選擇損耗是指電極或端子

20、等電容器本身帶有的損耗。在實際應(yīng)用中，電容器并不是一個純電容，其內(nèi)部還有等效電阻，因此對電容器施加電壓，當電流流淌時，會產(chǎn)生無用的熱，即電阻損耗?；蛘撸^緣體內(nèi)部隨電壓方向變更的分子運動也會產(chǎn)生熱。在規(guī)定頻率的正弦電壓下，電容器的損耗角正切（tg）等于電容器的損耗功率除以電容器的無功功率。tgRsXc2f×c×Rs c電容器的實際容量，f規(guī)定頻率，Rs電容器串聯(lián)等效電阻。 因此，在應(yīng)用中要留意選擇這個參數(shù)，避開自身發(fā)熱過大，以削減設(shè)備的失效。 5漏電流的選擇 當對電容器施加肯定的直流電流時，由于電極間的絕緣物不行能完全阻擋電流通過，在達到預(yù)定電壓前電壓電流充電電流電 壓漏電

21、流時 間有一小部分充電電流流過，隨后漸漸變小，但肯定不會達到“0”，始終有微弱電流存在。即為漏電流。 圖2-2 從圖2-2可知，電容器的漏電流對電容器的性能有較大的影響，它是區(qū)分產(chǎn)品質(zhì)量好壞的要點，一般要求電容器的漏電流值越小越好。靜音電路和機芯供電電路的電解電容要選用低漏電產(chǎn)品(LC規(guī)格1uA),。5.2.2.4額定電壓的選擇額定電壓（標稱電壓）是指在下限類別溫度和額定溫度之間的任一溫度下，可以連續(xù)施加在電容器上的最大直流電壓或最大溝通電壓的有效值或脈沖電壓的峰值。一般在不指明的狀況下，均指直流額定電壓。電容器在工作的時，其上承受的直流電壓應(yīng)小于額定電壓。運用選擇原則：a、低壓時，實際工作電

22、壓和額定電壓的比率可以高一些；b、高壓時，實際工作電壓和額定電壓的比率要低一些；c、工作于溝通狀態(tài)或直流上的脈動溝通成份比較大時，比率要選低一些，頻率越高，比率越低；d、要求牢靠性高時，比率要選低一些。e、工作電壓不應(yīng)超過電容器的額定工作電壓的0.8倍，最壞狀況下不超過0.9倍。5.2.2.5絕緣電阻的選擇志向的電容器，在其上加有直流電壓時，應(yīng)沒有電流流過電容器，而事實上存在著微小的漏電流。直流電壓除以漏電流的值，即為電容器的絕緣電阻。電容器的絕緣電阻是一個不穩(wěn)定的參數(shù)，它會隨著溫度、濕度、時間的變更而變更。RU/I （M）式中：U伏特， I微安電容器的漏電電流由兩部分組成，其中一是通過電容器

23、芯子的電流Iv；二是通過電容器兩個引出端的表面路徑的電流Is。 當容量較大時（C0.1uF）絕緣電阻主要取決于介質(zhì)的性能，即RRv。當容量較小時（C0.1uF）或容量雖大但表面受潮或沾污時，電容器的絕緣電阻主要取決于電容器表面狀態(tài)，這時RRs。電容器的絕緣電阻除了確定于所用的介質(zhì)材料的性能外，還受測量時間、溫度、濕度、電壓等因素的影響。5.2.2.6溫度對靜電容量、損耗、絕緣電阻的影響溫度對電容器的靜電容量、損耗、絕緣電阻都有較大的影響，一般都要求在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)恰當?shù)剡x擇電容器，以便充分電容器的各個特性。相應(yīng)的特性曲線如下：-40 0 +40 +800CM106105104103102絕緣

24、電阻 溫度曲線-40 0 +40 +800Ctg10 10.1 0 損耗 溫度曲線-40 0 +40 +800C Q+20 0-20-40靜電量 溫度曲線5.2.2.7電容器的優(yōu)選表依據(jù)可分別參考附件的電解電容、片鉭電解電容、片容NP0材質(zhì)電容、片容X7R材質(zhì)電容、片容X5R材質(zhì)電容、片容Y5V材質(zhì)電容等優(yōu)選表。5.2.3 電感器件的選擇規(guī)范 重要說明：為便利不單獨撰寫磁珠通用器件的規(guī)范，所以這里所提的電感器也包括了通用類磁珠的選用規(guī)范。電感器按其結(jié)構(gòu)的不同可分為線繞式電感器和非線繞式電感器（多層片狀、印刷電感等）,還可分為固定式電感器和可調(diào)式電感器。電感按工作頻率可分為高頻電感器、中頻電感器

25、和低頻電感器。電感器按用途可分為振蕩電感器、阻流電感器、濾波電感器、隔離電感器、被償電感器等。阻流電感器（也稱阻流圈）分為高頻阻流圈、低頻阻流圈、電子鎮(zhèn)流器用阻流圈、電視機行頻阻流圈和電視機場頻阻流圈等。濾波電感器分為電源（工頻）濾波電感器和高頻濾波電感器等。電感器件主要參數(shù)有電感量、誤差、電流、品質(zhì)因數(shù)和頻率特性等。因為電感器件的種類太多，不同的種類有不同的參數(shù)要求，這里分別指電源濾波器、磁珠、EMC用電感等進行介紹。線圈電感量的大小，主要確定于線圈的直徑、匝數(shù)及有無鐵芯等。電感線圈的用途不同，所需的電感量也不同。例如，在高頻電路中，線圈的電感量一般為0.1uH100Ho 電感量的精度，即實

26、際電感量和要求電感量間的誤差，對它的要求視用途而定。對振蕩線圈要求較高，為o2-o5。對耦合線圈和高頻扼流圈要求較低，允許1015。對于某些要求電感量精度很高的場合，一般只能在繞制后用儀器測試，通過調(diào)整靠近邊沿的線匝間距離或線圈中的磁芯位置來實現(xiàn)。品質(zhì)因數(shù)Q用來表示線圈損耗的大小，高頻線圈通常為50300。對調(diào)諧回路途圈的Q值要求較高，用高Q值的線圈和電容組成的諧振電路有更好的諧振特性；用低Q值線圈和電容組成的諧振電路，其諧振特性不明顯。對耦合線圈，要求可低一些，對高頻扼流圈和低頻扼流圈，則無要求。Q值的大小，影響回路的選擇性、效率、濾波特性以及頻率的穩(wěn)定性。一般均希望Q值大，但提高線圈的Q值

27、并不是一件簡潔的事，因此應(yīng)依據(jù)實際運用場合、對線圈Q值提出適當?shù)囊蟆?線圈的品質(zhì)因數(shù)為： Q=L/R 式中： 工作角頻； L線圈的電感量； R線圈的總損耗電阻線圈的總損耗電阻，它是由直流電阻、高頻電阻(由集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)引起)介質(zhì)損耗等所組成。" 為了提高線圈的品質(zhì)因數(shù)Q，可以采納鍍銀銅線，以減小高頻電阻；用多股的絕緣線代替具有同樣總裁面的單股線，以削減集膚效應(yīng)；采納介質(zhì)損耗小的高頻瓷為骨架，以減小介質(zhì)損耗。采納磁芯雖增加了磁芯損耗，但可以大大減小線圈匝數(shù)，從而減小導(dǎo)線直流電阻，對提高線圈Q值有利。另外，線圈繞組型電感還有固有電容，因為線圈繞組的匝和匝之間存在著分布電容，多層繞組

28、層和層之間，也都存在著分布電容。這些分布電容可以等效成一個和線圈并聯(lián)的電容。電容的存在，使線圈的工作頻率受到限制，Q值也下降。電感的等效電路，實際為一由L、R、和Co組成的并聯(lián)諧振電路，其諧振頻率稱為線圈的固有頻率。為了保證線圈有效電感量的穩(wěn)定，運用電感線圈時，都使其工作頻率遠低于線圈的固有頻率。為了減小線圈的固有電容，可以削減線圈骨架的直徑，用細導(dǎo)線繞制線圈，或采納間繞法、蜂房式繞法。電感器的容量選擇磁珠磁珠有很高的電阻率和磁導(dǎo)率，等效于電阻和電感串聯(lián)，但電阻值和電感值都隨頻率變更。 比一般的電感有更好的高頻濾波特性，在高頻時呈現(xiàn)阻性，所以能在相當寬的頻率范圍內(nèi)保持較高的阻抗，從而提高調(diào)頻濾

29、波效果。 磁珠的主要原料為鐵氧體。鐵氧體是一種立方晶格結(jié)構(gòu)的亞鐵磁性材料。鐵氧體材料為鐵鎂合金或鐵鎳合金，它的制造工藝和機械性能和陶瓷相像，顏色為灰黑色。電磁干擾濾波器中常常運用的一類磁芯就是鐵氧體材料，很多廠商都供應(yīng)特地用于電磁干擾抑制的鐵氧體材料。這種材料的特點是高頻損耗特別大，具有很高的導(dǎo)磁率，他可以是電感的線圈繞組之間在高頻高阻的狀況下產(chǎn)生的電容最小。對于抑制電磁干擾用的鐵氧體，最重要的性能參數(shù)為磁導(dǎo)率和飽和磁通密度Bs。磁導(dǎo)率可以表示為復(fù)數(shù)，實數(shù)部分構(gòu)成電感，虛數(shù)部分代表損耗，隨著頻率的增加而增加。因此，它的等效電路為由電感L和電阻R組成的串聯(lián)電路，L和R都是頻率的函數(shù)。當導(dǎo)線穿過這

30、種鐵氧體磁芯時，所構(gòu)成的電感阻抗在形式上是隨著頻率的上升而增加，但是在不同頻率時其機理是完全不同的。在其他條件都滿足的狀況，選用感量較大的電感器；5.2.3.1.2 電源濾波器電感器的電流選擇電感器是導(dǎo)體線圈繞制而成，是有額定電流限制的。在運用中，電感器的電流要了解相關(guān)的線圈的直徑和電流的大小之前的關(guān)系，如下表：Gage編號AWGGage編號AWG英吋公厘英吋公厘00.32498.25230.02260.57410.28937.35240.02010.51120.25766.54250.01790.45530.22945.83260.01590.40440.20435.19270.01420.

31、36150.18194.62280.01260.32060.16204.11290.01130.28770.14433.67300.01000.25480.12853.26310.00890.22690.11442.91320.00800.203100.10192.59330.00710.180110.09072.30340.00630.160120.08082.05350.00560.142130.07201.83360.00500.127140.06411.63370.00450.114150.05711.45380.00400.102160.05081.29390.00350.08917

32、0.04531.15400.00310.079180.04031.02410.00280.071190.03590.912420.00250.064200.03200.813430.00220.056210.02850.724440.00200.051220.02530.643450.00180.046說明：AWG,意為 American Wire Gage (美制線規(guī));依據(jù)上表，電感器選用規(guī)則：A、每個單位mm的線圈，大約可以承受10A的最大電流；B、運用中，設(shè)計最大峰值電流不應(yīng)大于線圈所能承受的最大電流的4/5；5.2.3.3電感器的阻抗選擇在設(shè)計盡可能選用DCR小的電感器；使電源在經(jīng)過

33、電感器時壓降小于或等于0.5V；5.2.3.4 電感器的溫度特性要求在運用中，電感器的溫升要小于65度，或工作的最大相關(guān)溫度要小于所選用電感器的工作溫度的上限。5.2.3.5電感器的特性阻抗選擇 依據(jù)EMC的電路需求，針對干擾頻點選擇合適的電感器；在阻抗曲線中三條曲線都特別重要，即電阻，感抗和總阻抗。通過這一類曲線，選擇在希望衰減噪聲的頻率范圍內(nèi)具有最大阻抗而在低頻和直流下信號衰減盡量小的磁珠型號。要正確的選擇磁珠，必需留意以下幾點： 1、不須要的信號的頻率范圍為多少; 2、噪聲源是誰; 3、須要多大的噪聲衰減; 4、環(huán)境條件是什么（溫度，直流電壓，結(jié)構(gòu)強度）; 5、電路和負載阻抗是多少; 6

34、、是否有空間在PCB板上放置磁珠; 在選擇時，首先了解不需的信號帶寬是多少，噪聲源是哪里，須要多大的噪聲衰減；而選擇合適的電感器。u 在能量轉(zhuǎn)換的電路中，選用時，要帶有磁屏蔽的電感器；u 在高頻抑制電路中，其他條件都滿足的狀況下，采納繞線較長的電感器；u 在大電流，高溫度等環(huán)境下，磁珠的阻抗會受到很大的影響，設(shè)計時要預(yù)留較大的設(shè)計余量；u 在時鐘的輸出口，預(yù)留電感器的位置，供后續(xù)EMC調(diào)試；以便對不須要的高頻信號進行衰減。5.2.3.6電感器的一般選用規(guī)則u 一般DC-DC和DC-AC電路的電源入口，放置一濾波電路，以減小后端電路正常工作時，對輸入電源的反射干擾。u 片式電感器和插件式電感器都

35、滿足的狀況下，選用較便宜的插件式器；u 電感多用于電源濾波電路，側(cè)重于傳導(dǎo)性干擾；磁珠多于信號回路，主要是EMI方面；u RF電路，PLL，振蕩電路，高速器件的電路入口，放置磁珠，抑制高頻信號干擾；u 一般在PCB板級的入口或輸出口放置電感器進行抑制EMI干擾；u 目前一般的磁珠選擇：0603I<1000mA;0805I>1000 mA &I2000 mA ; 電流大于2A，不建議運用磁珠。5.2.3.7 電感器的優(yōu)選表5.2.4 半導(dǎo)體二極管的選擇二極管是電子設(shè)備中常用的元器件之一，幾乎在全部的電子電路中，都要用到半導(dǎo)體二極管，它在很多的電路中起著重要的作用，它是誕生最早

36、的半導(dǎo)體器件之一，其應(yīng)用也特別廣泛。主要用于電路的整流、檢波、穩(wěn)壓、發(fā)光顯示、接收、數(shù)字電路等等方面。依據(jù)所用的半導(dǎo)體材料，可分為鍺二極管（Ge管）和硅二極管（Si管）；依據(jù)其不同用途，可分為檢波二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、開關(guān)二極管等；依據(jù)管芯結(jié)構(gòu)，又可分為點接觸型二極管、面接觸型二極管及平面型二極管。點接觸型二極管是用一根很細的金屬絲壓在光滑的半導(dǎo)體晶片表面，通以脈沖電流，使觸絲一端和晶片堅固地燒結(jié)在一起，形成一個“PN結(jié)”。由于是點接觸，只允許通過較小的電流（不超過幾十毫安），適用于高頻小電流電路，如收音機的檢波等。面接觸型二極管的“PN結(jié)”面積較大，允許通過較大的電流（幾安到幾十安

37、），主要用于把溝通電變換成直流電的“整流”電路中。 平面型二極管是一種特制的硅二極管，它不僅能通過較大的電流，而且性能穩(wěn)定牢靠，多用于開關(guān)、脈沖及高頻電路中。 二極管的主要參數(shù)有n 正向電壓降VF：二極管通過額定正向電流時，在兩極間所產(chǎn)生的電壓降。n 最大整流電流（平均值）IOM：在半波整流連續(xù)工作的狀況下，允許的最大半波電流的平均值。n 正向反向峰值電壓VRM：二極管正常工作時所允許的反向電壓峰值，通常VRM為VP的三分之二或略小一些。n 結(jié)電容C：電容包括電容和擴散電容，在高頻場合下運用時，要求結(jié)電容小于某一規(guī)定數(shù)值。n 最高工作頻率FM：二極管具有單向?qū)щ娦缘淖罡邷贤ㄐ盘柕念l率。n 額定

38、正向工作電流IF :是指二極管長期連續(xù)工作時允許通過的最大正向電流值。因為電流通過管子時會使管芯發(fā)熱，溫度上升，溫度超過容許限度（硅管為140左右，鍺管為90左右）時，就會使管芯過熱而損壞。所以，二極管運用中不要超過二極管額定正向工作電流值。例如，常用的IN40014007型鍺二極管的額定正向工作電流為1A。n 最高反向工作電壓VB :加在二極管兩端的反向電壓高到肯定值時，會將管子擊穿，失去單向?qū)щ妼嵙?。為了保證運用平安，規(guī)定了最高反向工作電壓值。例如，IN4001二極管反向耐壓為50V，IN4007反向耐壓為1000V。n 反向電流IR：反向電流是指二極管在規(guī)定的溫度和最高反向電壓作用下，流

39、過二極管的反向電流。反向電流越小，管子的單方向?qū)щ娦阅茉胶谩Ｖ档昧粢獾氖欠聪螂娏骱蜏囟扔兄H密的關(guān)系，大約溫度每上升10度，反向電流增大一倍。例如2AP1型鍺二極管，在25度時反向電流若為250uA，溫度上升到35度，反向電流將上升到500uA依此類推，在75度時，它的反向電流已達8mA，不僅失去了單方向?qū)щ娞匦?，還會使管子過熱而損壞。又如， 2CP10型硅二極管，25度時反向電流僅為5uA，溫度上升到75時，反向電流也不過160uA。故硅二極管比鍺二極管在高溫下具有較好的穩(wěn)定性。n 二極管的導(dǎo)電特性1.靜態(tài)伏安特性二極管的靜態(tài)伏安特性曲線如圖1.1所示，可以分成以下三部分：A,正向特性二極管

40、兩端加上正向電壓時,就產(chǎn)生正向電流。但是當這個電壓比較小時，由于外部電場不足以克服內(nèi)部電場對載流子擴散運動所造成的阻力，因此，這時的正向電流仍舊很小，二極管呈現(xiàn)的電阻較大。隨著兩端電壓的上升，內(nèi)部電場被大大減弱，二極管的電阻變得很小，電流很快增長。這里，有兩個二極管的重要靜態(tài)參數(shù)，正向壓降VF，正向直流電流IF。二極管規(guī)格書中的相關(guān)指標為最大正向電壓VFM，正向平均整流電流IAV。B反向特性 外加反向電壓時，由于在P型半導(dǎo)體還存在著少數(shù)自由電子，在N型半導(dǎo)體中也還存在著少數(shù)空穴，這些少數(shù)載流子在反向電壓作用下很簡潔通過PN結(jié)，形成反向電流。在外加反向電壓肯定范圍內(nèi)，反向電流基本不隨反向電壓變更

41、，圖中IR表示的就是反向電流，VR表示所加的反向電壓，二極管規(guī)格書中的IRM表示的就是最大反向漏電流。IRM也是二極管的重要靜態(tài)參數(shù)，須要留意的是，它對溫度較敏感，尤其是肖特基二極管，所以，規(guī)格書中列出了兩種溫度下的IRM。C反向擊穿 當反向電壓增加到肯定的值以后，反向電流急劇增大，出現(xiàn)反向擊穿現(xiàn)象。這是由于外加的電壓強制地把外層電子拉出,使載流子數(shù)目急劇上升。此時的電壓稱為反向擊穿電壓。規(guī)格數(shù)中列出的相關(guān)指標為VRRM稱為反向重復(fù)峰值電壓，稍小于擊穿電壓。2.二極管的開關(guān)特性在開關(guān)電源等功率變換電路中,除了工頻整流器外，功率二極管大都工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，因此，二極管的動態(tài)開關(guān)特性就特別重要。

42、其中主要是正向開通特性和反向復(fù)原特性。二極管開關(guān)過程中的電壓電流波形如圖1.2所示。 A. 開通特性 二極管開通時間特性如圖1.2 a所示,開通初期出現(xiàn)較高正向峰值電壓UFP，隨后電壓下降,電壓達到穩(wěn)態(tài)正向壓降的1.1倍(也有人將此值定為2V)的時間,稱為二極管正向開通時間TFR。選用工作在開關(guān)狀態(tài)的二極管時，必需留意UFP和TFR這二個參數(shù)，因它們確定二極管開通損耗大小，對二極管工作時的溫升影響很大。在某些電路中，假如二極管UFP太大，電路甚至不能正常工作。 B關(guān)斷特性 二極管正在通過大的正向電流而突加反向電壓時，反向阻斷實力的復(fù)原過程如圖1.2b所示。 在T0瞬時，二極管上施加反向電壓，正

43、向電流IF以dif/dt速率減小,dif/dt的大小由反向電壓UR和分布電感所確定。 在T1瞬時，二極管電流過零，由于PN結(jié)的存儲效應(yīng)，存儲電荷消逝前，二極管未復(fù)原阻斷實力，電流接著以相同速率反向增大，此時，正向壓降稍有下降。 在T2時刻，電流達最大反向電流IRM，二極管起先復(fù)原阻斷實力，承受反向電壓。 T2以后，二極管承受反向電壓的實力快速提高，反向電流快速下降，下降速率為dir/dt，它通過引線電感會感生較高電壓，再加上反向電壓UR后形成最大反向電壓URM。 在T3時刻,反向電流減小到0.1IRM(有人將此值定為0.25IRM)。 T1到T3的時間TRR稱為二極管反向復(fù)原時間。 在高頻電路

44、中，工作于開關(guān)狀態(tài)的二極管，它的反向復(fù)原特性對電路性能的影響是很大的。首先，在頻率較高的電路中，二極管的TRR必需足夠小，否則，即使電路能工作，二極管的損耗也將特別巨大，電路效率會很低。3.二極管的損耗 二極管在電路中的損耗P由四部分組成。P=Pfr+Pf+Prr+Pr 其中Pfr是二極管開通過程中的損耗，Pf是二極管導(dǎo)通時的損耗，Prr是二極管反向復(fù)原過程中的損耗，Pr是二極管承受反向電壓時的損耗。 Pf和Pr為靜態(tài)損耗，工作電流確定后，Pf由VF確定，反向電壓確定后，Pr由IR確定，和電路的工作方式關(guān)系不大。因而，很簡潔估算。 Pfr和Prr為開關(guān)損耗，在肯定的工作頻率下，Pfr由Ufp和

45、TFR確定，Prr由IRM和TRR確定，由于是開關(guān)損耗，它們和電路的工作頻率有干脆關(guān)系。在高頻電路中，二極管的開關(guān)損耗會遠大于靜態(tài)損耗。常用二極管有整流二極管、開關(guān)二極管、穩(wěn)壓、變?nèi)荨l(fā)光二極管等。5.2.4.1發(fā)光二極管的選擇（A）LED發(fā)光原理 :發(fā)光二極管是由-族化合物，如GaAs（砷化鎵）、GaP（磷化鎵）、GaAsP（磷砷化鎵）等半導(dǎo)體制成的，其核心是PN結(jié)。因此它具有一般P-N結(jié)的I-N特性，即正向?qū)?，反向截止、擊穿特性。此外，在肯定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進入對方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）一部分和多數(shù)載流子（多子）復(fù)合而發(fā)光

46、。假設(shè)發(fā)光是在P區(qū)中發(fā)生的，那么注入的電子和價帶空穴干脆復(fù)合而發(fā)光，或者先被發(fā)光中心捕獲后，再和空穴復(fù)合發(fā)光。除了這種發(fā)光復(fù)合外，還有些電子被非發(fā)光中心（這個中心介于導(dǎo)帶、介帶中間旁邊）捕獲，而后再和空穴復(fù)合，每次釋放的能量不大，不能形成可見光。發(fā)光的復(fù)合量相對于非發(fā)光復(fù)合量的比例越大，光量子效率越高。由于復(fù)合是在少子擴散區(qū)內(nèi)發(fā)光的，所以光僅在靠近PN結(jié)面數(shù)m以內(nèi)產(chǎn)生。 理論和實踐證明，光的峰值波長和發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體材料禁帶寬 度g有關(guān)，即1240/Eg（mm） 式中Eg的單位為電子伏特（eV）。若能產(chǎn)生可見光（波長在380nm紫光780nm紅光），半導(dǎo)體材料的Eg應(yīng)在3.261.63eV之間

47、。比紅光波長長的光為紅外光?，F(xiàn)在已有紅外、紅、黃、綠及藍光發(fā)光二極管，但其中藍光二極管成本、價格很高，運用不普遍。 （B）LED的特性 1極限參數(shù)的意義 （1）允許功耗Pm:允許加于LED兩端正向直流電壓和流過它的電流之積的最大值。超過此值，LED發(fā)熱、損壞。 （2）最大正向直流電流IFm：允許加的最大的正向直流電流。超過此值可損壞二極管。 （3）最大反向電壓VRm：所允許加的最大反向電壓。超過此值，發(fā)光二極管可能被擊穿損壞。（4）工作環(huán)境topm:發(fā)光二極管可正常工作的環(huán)境溫度范圍。低于或高于此溫度范圍，發(fā)光二極管將不能正常工作，效率大大降低。 2電參數(shù)的意義 （1）光譜分布和峰值波長：某一

48、個發(fā)光二極管所發(fā)之光并非單一波長，其波長大體按圖2所示。 由圖可見，該發(fā)光管所發(fā)之光中某一波長0的光強最大，該波長為峰值波長。 （2）發(fā)光強度IV：發(fā)光二極管的發(fā)光強度通常是指法線（對圓柱形發(fā)光管是指其軸線）方向上的發(fā)光強度。若在該方向上輻射強度為（1/683）W/sr時，則發(fā)光1坎德拉（符號為cd）。由于一般LED的發(fā)光二強度小，所以發(fā)光強度常用坎德拉(mcd)作單位。 （3）光譜半寬度:它表示發(fā)光管的光譜純度.是指圖3中1/2峰值光強所對應(yīng)兩波長之間隔. （4）半值角1/2和視角：1/2是指發(fā)光強度值為軸向強度值一半的方向和發(fā)光軸向（法向）的夾角。 半值角的2倍為視角（或稱半功率角）。圖3

49、給出的二只不同型號發(fā)光二極管發(fā)光強度角分布的狀況。中垂線（法線）AO的坐標為相對發(fā)光強度（即發(fā)光強度和最大發(fā)光強度的之比）。明顯，法線方向上的相對發(fā)光強度為1，離開法線方向的角度越大，相對發(fā)光強度越小。由此圖可以得到半值角或視角值。 （5）正向工作電流If：它是指發(fā)光二極管正常發(fā)光時的正向電流值。在實際運用中應(yīng)依據(jù)須要選擇IF在0.6·IFm以下。 （6）正向工作電壓VF：參數(shù)表中給出的工作電壓是在給定的正向電流下得到的。一般是在IF=20mA時測得的。發(fā)光二極管正向工作電壓VF在1.43V。在外界溫度上升時，VF將下降。 （7）V-I特性：發(fā)光二極管的電壓和電流的關(guān)系可用圖4表示。

50、  在正向電壓正小于某一值（叫閾值）時，電流微小，不發(fā)光。當電壓超過某一值后，正向電流隨電壓快速增加，發(fā)光。由V-I曲線可以得動身光管的正向電壓，反向電流及反向電壓等參數(shù)。正向的發(fā)光管反向漏電流IR<10A以下。 （C）LED的分類 1按發(fā)光管發(fā)光顏色分 按發(fā)光管發(fā)光顏色分，可分成紅色、橙色、綠色（又細分黃綠、標準綠和純綠）、藍光等。另外，有的發(fā)光二極管中包含二種或三種顏色的芯片。 依據(jù)發(fā)光二極管出光處摻或不摻散射劑、有色還是無色，上述各種顏色的發(fā)光二極管還可分成有色透亮、無色透亮、有色散射和無色散射四種類型。散射型發(fā)光二極管和達于做指示燈用。2按發(fā)光管出光面特征分 按發(fā)光管出

51、光面特征分圓燈、方燈、矩形、面發(fā)光管、側(cè)向管、表面安裝用微型管等。圓形燈按直徑分為2mm、4.4mm、5mm、8mm、10mm及20mm等。國外通常把3mm的發(fā)光二極管記作T-1；把5mm的記作T-1（3/4）；把4.4mm的記作T-1（1/4）。 由半值角大小可以估計圓形發(fā)光強度角分布狀況。 從發(fā)光強度角分布圖來分有三類： （1）高指向性。一般為尖頭環(huán)氧封裝，或是帶金屬反射腔封裝，且不加散射劑。半值角為5°20°或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或和光檢出器聯(lián)用以組成自動檢測系統(tǒng)。 （2）標準型。通常作指示燈用，其半值角為20°45°。 （

52、3）散射型。這是視角較大的指示燈，半值角為45°90°或更大，散射劑的量較大。 3按發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)分 按發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)分有全環(huán)氧包封、金屬底座環(huán)氧封裝、陶瓷底座環(huán)氧封裝及玻璃封裝等結(jié)構(gòu)。4按發(fā)光強度和工作電流分按發(fā)光強度和工作電流分有一般亮度的LED（發(fā)光強度<10mcd）；超高亮度的LED（發(fā)光強度>100mcd）；把發(fā)光強度在10100mcd間的叫高亮度發(fā)光二極管。 一般LED的工作電流在十幾mA至幾十mA，而低電流LED的工作電流在2mA以下（亮度和一般發(fā)光管相同）。 除上述分類方法外，還有按芯片材料分類及按功能分類的方法。 5.2.4.2二極管的選擇

53、.1穩(wěn)壓二極管選擇留意事項穩(wěn)壓管也是一種晶體二極管，它是利用PN結(jié)的擊穿區(qū)具有穩(wěn)定電壓的特性來工作的。  穩(wěn)壓二極管的特點就是擊穿后，其兩端的電壓基本保持不變。 這樣，當把穩(wěn)壓管接入電路以后，若由于電源電壓發(fā)生波動，或其它緣由造成電路中各點電壓變動時，負載兩端的電壓將基本保持不變。穩(wěn)壓管在穩(wěn)壓設(shè)備和一些電子電路中獲得廣泛的應(yīng)用。我們把這種類型的二極管稱為穩(wěn)壓管，以區(qū)分用在整流、檢波和其他單向?qū)щ妶龊系亩O管。如圖畫出了穩(wěn)壓管的伏安特性及其符號。 穩(wěn)壓二極管選擇穩(wěn)定電壓Uz Uz就是PN結(jié)的擊穿電壓，它隨工作電流和溫度的不同而略有變更。對于同一型號的穩(wěn)壓管來說，穩(wěn)壓值有肯定的離散性。額定功耗Pz 前已指出，工作電流越大，動態(tài)電阻越小，穩(wěn)壓性能越好，但是最大工作電流受到額定功耗Pz的限制，超過P2將會使穩(wěn)壓管損壞。選擇穩(wěn)壓管時應(yīng)留意：流過穩(wěn)壓管的電流Iz不能過大，應(yīng)使IzIzmax，否則會超過穩(wěn)壓管的允許功耗，Iz也不能太小，應(yīng)使IzIzmin，否則不能穩(wěn)定輸出電壓，這樣使