水电维修金耗材采购项目供货方案

第一节供货响应 2一、供货阶段 2二、响应时间 4三、响应程序 4第二节LED照明灯生产方案 5一、LED照明灯生产流程 5二、LED衬底材料制作 16三、LED外延制作 23四、电子镇流器的生产流程 29第三节开关电源生产方案 35一、开关电源的制作流程 35二、60W宽电压范围开关电源 44三、三相电能表开关电源制作工艺 54第四节配电箱生产工艺方案 64一、总则 64二、原材料的技术要求 64三、生产设备的技术要求 66四、半成品技术要求 68五、半成品的表面处理 70第五节五金各类耗材生产方案 71一、电线电缆的制造工艺 71二、网线制作工艺方案 76三、风机盘管电机组织工艺 80四、不锈钢耗材制作工艺 88五、玻璃生产工艺及生产流程 103六、PVC—U、PP—R管材生产工艺流程 108七、陶瓷洁具工艺 143八、螺丝制造工艺及流程 161九、螺母的制造工艺及流程 168十、水泵的生产加工流程 170十一、水龙头生产工艺 182第一节供货响应一、供货阶段供货实施计划的主要阶段并非严格地按照一成不变的程序依次进行，而往往是在充分考虑时间进度的基础上交叉安排计划或同时从事各种活动，本次项目供货实施预估划分为以下几个阶段：1.成立供货实施小组：为确保供货的顺利实施，通常需要成立一个实施小组。其目的是保证按实施计划开展相应工作，以便在供货的实际实施过程中发生与计划不一致情况时，能及时制定适宜的对策。实施小组成员的产生既可以由公司自行安排内部人员参加，也可以邀请第三方专家作为代表参加。2.申请管理层批准：本次项目由采购部负责人递交总经理审批，为避免审批程序需要的时间较长，应该考虑有足够的时间获得必需的批准手续，以免产生障碍。3.制定筹资计划：在公司管理层决策后，一旦已知全部投资成本及使用时间，就要做出项目筹资的详细安排，且应与供货实施计划中的资金需求相一致，在项目评估阶段，应对所有实施费用全面了解。这样，才能确定筹资需求和将要作为初期投资成本的部分的财务费用。4.管理供货组织：根据项目供货的实际需要，组建项目管理和组织机构。5.制定供货计划：在实施阶段要认真仔细阐述水电维修五金耗材供货、运输和验收使用以及售后服务的整个计划，再评估时要预测所需要的时间和工作费用。6.跟踪供货进度：在供应水电维修五金耗材时，交货时间应按生产进度和不同建设阶段的要求来安排，以确保水电维修五金耗材到达的先后是根据生产能力和配送能力两方面考虑的最优顺序。7.运输水电维修五金耗材：在供货实施期间，要对水电维修五金耗材的运输供应作出安排，协调购销双方的时间和货物的运送情况，保证水电维修五金耗材的质量和数量，以满足采购人的需要。8.验收交付使用：验收交工是供货实施阶段最关键的环节。我公司将严格按照采购人的标准，配合采购人完成验收交付工作，并附上水电维修五金耗材的专业机构检测报告，确保本公司的产品符合质量标准和满足采购单位的需求。完成验收交付后，应对水电维修五金耗材的后续使用情况予以关注，一旦采购单位反映问题，立即启动售后服务方案。二、响应时间我公司制定了服务保障体系，并制定了相应的服务制度以及服务快速反应制度，若我公司中标，我公司将针对本项目的服务工作制定快速反应体系，更好地满足采购单位需求，具体的响应时间制定如下：（1）公司设有7×24小时客服电话XXXX，提供7×24小时热线电话服务。（2）我公司接到采购单位的运输计划后，做到24小时内响应。（3）我公司对本次招标供货有效期内所提供的所有产品，坚持每月定期回访，保修期内产品若发生故障，我公司将立即赶赴现场处理，若问题严重将免费进行更换。三、响应程序1.当客服人员接到投诉或服务需求时，应当立即将相关信息整理上报项目负责人。2.项目负责人接到整理报告后，立即通知调度员和车队负责人做好货物装运前的准备工作。3.由项目负责人带队，与招标方业务人员及时联系，准确掌握发运时间、发运数量、货物流向及相关信息。4.合理地调配和使用运输车辆，提前一天向招标方业务员通报次日装运车辆的详细情况。5.车队负责人接到发运计划后，编排好《车辆安排计划表》，掌握货物发运近期的天气变化情况做好预报，详细了解运输路线。6.调度员应在接到发运计划后及时与车队负责人取得联系，组织车辆做好货物装运前的准备工作。7.对招标方下达的运输计划做到24小时响应。第二节LED照明灯生产方案一、LED照明灯生产流程（一）LED制造流程概述LED的制作流程包括上游的单晶片衬底制作、外延晶片生长；中游的芯片、电极制作、切割和测试分选；下游的产品封装。LED制造流程图（二）LED芯片生产工艺LED照明能够应用到高亮度领域归功于LED芯片生产技术的不断提高，包括单颗晶片的功率和亮度的提高。LED上游生产技术是LED行业的核心技术，目前在该技术领先的国家主要日本、美国、韩国，还有我国台湾，而我国大陆在LED上游生产技术的发展比较靠后。下图为上游外延片的微结构示意图。蓝光外延片微结构图蓝宝石衬底白光LED生产出高亮度LED芯片，一直是世界各国全力投入研制的目标，也是LED发的方向。目前，利用大功率芯片生产出来的白光1WLED流明值已经达能到150lm之高。LED上游技术的发展将使LED灯具的生产成本越来越低，更显LED照明的优势。以下以蓝光LED为例介绍其外延片生产工艺如下：首先在衬底上制作氮化金（GaN）基的外延片，这个过程主要是在金属有机化学气相沉积外延片炉（MOCVD）中完成的。准备好制作GaN基外延片所需的材料源和各种高纯的气体之后，按照工艺的要求就可以逐步把外延片做好。常用的衬底主要有蓝宝石、碳化硅和硅衬底，以及GaAs、AlN、ZnO等材料。MOCVD是利用气相反应物（前驱物）及Ⅲ族的有机金属和Ⅴ族的NH3在衬底表面进行反应，将所需的产物沉积在衬底表面。通过控制温度、压力、反应物浓度和种类比例，从而控制镀膜成分、晶相等品质。MOCVD外延炉是制作LED外延片最常用的设备然后是对LEDPN结的两个电极进行加工，电极加工也是制作LED芯片的关键工序，包括清洗、蒸镀、黄光、化学蚀刻、熔合、研磨；然后对LED毛片进行划片、测试和分选，就可以得到所需的LED芯片了。LED生产流程（三）大功率LED生产工艺作为LED节能灯光源的大功率LED，它是LED节能灯的核心部分。大功率LED的生产工艺如何直接影响LED的性能，进而影响LED灯具的性能，如光衰、光效等。1.LED封装工艺流程以大功率LED封装产品为例，介绍它的封装制程如下：2.大功率LED生产工艺流程站别使用设备及工具作业条件备注固晶1.储存银胶冰箱2.银胶搅拌机3.扩晶机4.固晶机（如AD809）5.烤箱6离子风扇1.储存银胶：0℃一下保存。2.银胶退冰：室温4小时3.扩晶机温度：50℃±10℃4．点银胶高度为晶片厚度的1/45．作业时静电环必须做测试记录6．固晶时须使用离子风扇，离子风扇正面与晶片距离为20cm～140cm之间。7．晶片固于支架杯子正中央，偏移量小于1/4晶片宽度，具体参考固晶图。8．烤银胶条件：150℃±10℃/2小时。焊线1.339EG焊线机2.1.2mil的瓷嘴3.大功率打线制具1．339EG焊线机热板温度﹕150℃±10℃，焊线方式参固晶焊线图。2．瓷嘴42K更换一次。注﹕焊线时第二焊点一定要按照固晶焊线图上第二焊点位置（打斜线区域）焊线。点胶1.电子秤2.烤箱3.抽真空机4.点胶机1．抽气时间：１个大气压/5mins。2．荧光胶烘烤条件﹕120℃±10℃/2Hrs。荧光胶配比参考实验数据。套盖镊子1.在套Lens前材料要用150℃±10℃烘烤15分钟﹐然而lens也要烘烤80℃±10℃/20min﹐然后套Lens。2.夹起Lens，判别双耳朵位置后，放置于支架上白壳配合孔内﹐并压到位。注意不要压塌金线，否则送到返修站，并记录事故率。灌胶1.电子秤2.烤箱3.抽真空机4.点胶机5.镊子6.棉花棒7.不锈钢盘1.以Silicone乔越OE—6250（A）：乔越OE—6250（B）=1：1进行配胶。2.抽气：１个大气压/5mins。3.以镊子压制lens上方，再将针头插至lens耳朵孔位进行灌胶，在点胶时点胶机气压先调至0.15MPA﹐然后根据胶的黏度来做调整﹐直至胶由对面孔位少量溢出。4.将整片支架倒置水平后，用力压实。5.用棉花棒将多胶部分擦拭干净。6.灌好胶后不用烘烤﹐在常温下将支架水平倒置整齐存放在不锈钢盘内24小时即可。配好的胶要在30分钟内用完，且一次不宜配太多胶。切脚&弯脚手动弯脚机1.弯脚后，Pin脚总长度为14.5mm±0.2mm（注：弯脚时要注意Pin脚的长度及平整度）。外观检验静电环1.有无气泡、杂物﹑铜柱发黄。2.PIN脚变形﹑多胶﹑缺脚。作业前做静电环测试。测试1.维明658H测试机2.积分球1.测试﹕IF=350mA，VF>4.0V为不良VR=5V，IR>10uA为不良。2.测试机只能开单向电源测试（详情请参TS）。包装1.Tapping机2.静电袋使用CarrierTape包装﹐1000PCS/卷，1卷/袋，10袋/箱。QA维明658H测试机1.测试﹕IF=350mA，VF>4.0V为不良，VR=5V，IR>10uA为不良。2.测试后外观﹕有无气泡、杂物﹑铜柱发黄。3.型号、数量、包装方式正确，包装外观无缺损。（四）LED节能灯具生产流程LED灯具是利用LED做光源结合光学、热学、力学、电学、美学等学科知识生产出来的一种高效节能灯具。LED节能灯生产技术以路灯为例介绍LED节能灯的生产流程如下：LED路灯生产流程二、LED衬底材料制作（一）硅的纯化硅石（Silica）焦炭、煤及木屑等原料混合置于石墨沉浸地加热还原炉中，并用1500—2000℃的高温加热，将氧化硅还原成硅，此时硅的纯度约为98％左右，在纯度上达不到芯片制作的要求，要进一步纯化：1.盐酸化：将冶金级的多晶硅置于沸腾的反应器中，通往盐酸气以形成三氯化硅；2.蒸馏：将上一步的低沸点产物（TCS）置于蒸馏塔中，将其他不纯物用部分蒸馏去除。3.分解：将已蒸馏纯化的TCS置于化学气相沉淀（CVD）反应炉中，与氢气还原反应而析出于炉中电极上，再将析出的固态硅击碎成块状多晶硅。（二）长晶经过纯化得到的电子级硅虽然纯度很高，可达99.999999999%，但是结晶方式杂乱，又称为多晶硅，必须重排成单晶结构，因此将电子级硅置入坩埚内加温熔化，先将温度降低至一设定点，再以一块单晶硅为晶种，置入坩埚内，让熔化的硅沾附在晶种上，再将晶种以边拉边旋转方式抽离坩埚，而沾附在晶种上的硅亦随之冷凝，形成与晶种相同排列的结晶。随着晶种的旋转上升，沾附的硅愈多，并且被拉引成表面粗糙的圆柱状结晶棒。拉引及旋转的速度愈慢则沾附的硅结晶时间愈久，结晶棒的直径愈大，反之则愈小。（三）切片切片是晶片成形的第一个步骤，也是相当关键的一个步骤。它决定了晶片的几个重要规格：晶面的结晶方向、晶片的厚度、晶面斜度与曲度。1.晶棒固定2.结晶定位切割（四）晶边磨圆晶边磨圆主要有以下几个目的：1.防止晶片边缘碎裂；2.防止热应力集中；3.增加外延层、光刻胶层在晶片边缘的平坦度；（五）研磨和蚀刻1.晶面研磨通以特定粒度及黏性的研磨液，加外研磨盘的公转和自转，达到均匀磨平晶片切片时留下的锯痕、损伤等不均匀表面。2.晶片蚀刻蚀刻的目的在于除去先前各步机械加工所造成的损伤，同时获得干净且光亮的表面，刻蚀化学作用可区分为酸性及碱性反应。晶片研磨机（六）退火与抛光1.退火将晶片置于炉管中施以惰性气体加热30分钟至一小时，再在空气中快速冷却，可以将所有氧杂质限制作，这样晶片的电性（阻值）仅由载流子杂质来控制，从而稳定电阻。2.晶片抛光可分为边缘抛光与晶片表面抛光。高温快速热处理系统晶片研磨/抛光机（七）清洗、检验和包装1.晶片清洗用RCA溶液（双氧水＋氨水或又氧水＋盐酸），将前面工序所形成的污染去除。2.检验（INSPECTION）：芯片在无尘环境中进行严格的检查，包含表面的洁净度、平坦度以及各项规格以确保品质符合顾客的要求。3.包装（PACKING）通过检验的芯片以特殊设计的容器包装，使芯片维持无尘及洁净的状态，该容器并确保芯片固定于其中，以预防搬运过程中发生的振动使芯片受损。清洗机三、LED外延制作（一）外延制作要点1.在单晶衬底上生长一薄层单晶工艺，称为外延；2.长有外延层的晶体片称为外延片；3.正向外延、反向外延；4.同质外延、异质外延；5.外延材料是LED的核心部分。事实上；LED的波长、亮度、正向电压等主要光电参数基本上取决于外延材料。6.发光二极管的外延技术要点（1）禁带宽度适合；（2）可获得电导率高的P型和N型材料（3）可获得完整性好的优质晶体；（4）发光复合概率大；（二）外延技术的分类外延技术与设备是外延片制造技术的关键所在。1.气相外延（VPE）2.液相外延（LPE）3.分子束外延（MBE）4.金属有机化合物气相外延（MOCVD）（三）液相外延优缺点从饱和溶液中在单晶衬底上生长外延层的方法称液相外延。液相外延方法是在1963年由纳尔逊（Nelson）提出的。1.优点：（1）生长设备比较简单；（2）生长速率快；（3）外延材料纯度比较高；（4）掺杂剂选择范围较广泛；（5）外延层的位错密度通常比它赖以生长的衬底要低；（6）成分和厚度都可以比较精确地控制，重复性好；（7）操作安全。2.缺点：（1）当外延层与衬底的晶格失配大于1%时生长发生困难。（2）由于生长速率较快，难以得到纳米厚度的外延材料。（3）外延层的表面形貌一般不如汽相外延的好。液相外延的生长原理液相外延示意图液相外延设备（四）液相外延工艺流程1.生长溶液配制2.外延生长前的准备工作（1）石墨舟处理（2）反应管处理（3）炉温设定（4）衬底制备（5）生长源称量（6）生长材料腐蚀清洗3.外延生长步骤（1）开炉。（2）清洗玻璃和石英器皿。（3）称好长溶剂后应立即装入石墨舟源槽中，以减少在空气中的氧化和玷污；（4）抽真空和通氢气。（5）脱氧。（6）装源。（7）熔源。（8）外延生长。（9）关炉取片。（五）VPE气相外延VPE的原理是让生长原材料以气体或电浆粒子的形式传输至芯片表面，这些粒子在失去部分的动能后被芯片表面晶格吸附（Adsorb），通常芯片会以热的形式提供能量给粒子，使其游移至晶格位置而凝结（Condensation）。在此同时粒子和晶格表面原子因吸收热能而脱离芯片表面称之为解离（Desorb），因此VPE的过程其实是粒子的吸附和解离两种作用的动态平衡结果。VPE依反应机构可以分成：1.化学气相沉积（CVD）2.物理气相沉积（PVD）（六）PVD1.PVD是原子直接以气态形式从淀积源运动到衬底表面从而形成固态薄膜。它是一种近乎万能的薄膜技术，应用PVD技术可以制备化合物、金属、合金等薄膜2.PVD主要可以分为蒸发淀积、溅射淀积。（1）蒸发积淀是将源的温度加热到高温，利用蒸发的物理现象实现源内原子或分子的运输，因而需要高的真空，蒸发淀积中应用比较广泛的热蒸发和电子束蒸发。（2）溅射主要利用惰性气体的辉光放电现象产生离子，用高压加速离子轰击靶材产生加速的靶材原子从而淀积在衬底表面，溅射技术的最大优点是理论上它可以制备任何真空薄膜，同时在台阶覆盖和均匀性上要优于蒸发淀积。除了主流PVD，还有激光脉冲淀积、等离子蒸发、分子束外延等补充形式。（七）CVD1.CVD是反应物以气态到达加热的衬底表面发生化学反应，形成固态薄膜和气态产物。2.利用化学气相淀积可以制备，从金属薄膜也可以制备无机薄膜。3.化学气相淀积种类很多，主要有：常压CVD（APCVD），低压CVD（LPCVD）、超低压CVD（VLPCVD）、等离子体增强型CVD（PECVD）、激光增强型CVD（LECVD），金属氧化物CVD（MOCVD），其他还有电子自旋共振CVD（ECRCVD）等方法4.按着淀积过程中发生化学的种类不同可以分为热解法、氧化法、还原法、水解法、混合反应等。5.CVD的优缺点（1）CVD制备的薄膜最大的特点是致密性好、高效率、良好的台阶覆、孔盖能力、可以实现厚膜淀积、以及相对的低成本；（2）缺点是积淀过程容易对薄膜表面形成污染、对环境的污染等；（3）常压CVD（APCVD）的特点是不需要很好的真空度、淀积速度非常快、反应受温度影响不大，淀积速度主要受反应气体的输运速度的影响。（4）LPCVD的特点是其良好的扩散性（宏观表现为台阶覆盖能力），反应速度主要受淀积温度的影响比较大，另外温度梯度对淀积的薄膜性能（晶粒大小、应力等）有很大的影响。（5）PECVD最大的特点是反应温度低（200－400℃）和良好的台阶覆盖能力，可以应用在AL等低熔点金属薄膜上淀积，主要缺点是积淀过程引入的粘污；温度、射频、压力等都是影响PECVD工艺的重要因素。（6）MOCVD的主要优点是反应温度低，广泛应用在化合物半导体制备上，特别是高亮LED的制备上。四、电子镇流器的生产流程（一）电子镇流器的工作原理、组成和优点：1.什么是电子镇流器：电子镇流器（Ballast）是指安装在电源与一个或几个荧光灯之间，将电源地交流电压变换为高频的交流电，使灯（单支或多支）正常启动和稳定工作的变换器或电子装置.2.电子镇流器的工作原理：电子镇流器是将低频的交流电通过整流转变为直流电，再经过逆变器变换为较高频率的交流电，由高频能量来驱动一只或几只灯管，使之启辉点亮并正常工作.逆变器一般工作于20~70KHz的高频，无源电路输出级采用LC串联谐振电路，通过高频电压将灯点燃，在正常点亮以后由电感限制灯的电流；有源电路采用功率因素校正和芯片驱动将灯管点燃，在正常点亮以后由电感限制灯的电流.在电子镇流器中，还可以增加一些附加电路，如：保护电路、调光电路等，来增加它的功能和扩大它的应用范围.3.电子镇流器的优点（1）能量损耗低、用电效率高（2）发光效率高、光色柔和（3）重量较轻、无闪烁及无噪声、有异常状态保护功能（4）有预热启动功能、可以实现调光和具有高功率因素（二）电子镇流器生产的主要工序及注意事项：1.电子镇流器的流水线生产主要经过的工序（1）元器件检测（2）根据生产任务和配料清单配料（3）插件（4）波峰焊接（5）补焊（6）调试（7）老化（8）装配与成品检测2.在波峰焊中，焊接温度的高低对线路板的影响（1）温度过高：1）印制线路板会发生变形2）阻焊膜会起泡3）对元器件造成损伤.（2）温度过低：1）焊点毛糙、不光亮2）出现虚焊及拉尖3.补焊工序（1）将摆放不整齐的元器件扶正（2）补虚焊点、漏焊点及漏插的元器件（3）有能力时，要将插反的元器件（如二极管）纠正。3.焊点一个良好的焊点应该焊点光滑、锡量适中、无毛刺、砂眼、气孔，无拉尖、桥接和短路等现象.4.线路板的调试焊接好的线路板经检查无误后，要逐个进行测试，在输出端接相应功率的灯管，在输入端加额定交流电压，检测电子镇流器是否正常工作，各项参数是否满足技术要求，将出现故障的进行返修，称为线路板的调试。（三）电子镇流器流水线生产的操作方法必须明确各工序的正确作业方法（包括产品技术要求和流程控制），加强对产品质量的监控，使电子镇流器的产品质量得到保证.1.插件的工作项目及注意事项（1）插件班组组长根据车间下发的生产任务单，按《电子镇流器配件册》上的具体参数填写领料单，交车间技术员审核，由车间主管签字后到仓库领取原材料。（2）组长对仓库发出的原材料的型号、规格、数量进行核实，确认无误后领回车间发给插件人员。（3）组长按照所插线路板型号、元件高度、难易程度、脚位多少，合理地安排插件.将作业分配卡发到员工手中，作业分配卡上要写清楚元件代号、规格和特殊要求.要求在插件过程中前后衔接顺畅。（4）插件人员将作业分配卡夹在玻璃层中，将领到的元件与作业分配卡上书写的元件型号、规格、数量进行核对，确保无误。（5）在整个插件过程中，一定要注意二极管、电解电容、三极管、磁环、扼流圈的方向性，不得出现差错、插反、漏插等异常情况.2.波峰焊的工作项目及注意事项：所使用的机器：半自动波峰接机、SC280S半自动切脚机、SG250磨刀机。3.半自动波峰焊机使用前的安装与调试（1）将机器外壳接地，防止漏电而导致触电事故的发生，开启电源。（2）调整喷雾口挡板宽度，使机械手装入待焊线路板后能在挡板间顺利通过。（3）在瓶内装满免清洗助焊剂，拧紧瓶盖后将其倒扣在焊剂槽内，焊剂液面高度可调节机器左侧的底角，使其液面高度在喷头高度的1/2处，用手按住喷雾开关，检查喷雾口是否有焊剂喷出，调节喷雾调节旋钮，使喷雾量适中。（4）将锡温控制设定在250℃，打开锡槽电源开关，此时电源指示灯亮，锡温显示为室温。（5）打开冷却、排烟电源开关，检查冷风出口，烟雾出口是否有气流出来。（6）将机械手移至焊锡槽上方，压下操作手柄，调整高低水平钮，使线路板装夹导板与熔锡表面接触，并使导板上槽口下沿与熔锡面高低位置相同。4.半自动波峰焊机操作方法（1）将待焊接的线路板装入线路板装夹导板，检查线路板上有无缺件、插反。（2）用刮板刮去焊锡槽表面的氧化层.左手按住喷雾开关，右手握操作手柄将其在喷雾口上方匀速通过，此时喷雾口喷出的助焊剂均匀地喷涂在待焊线路板上，松开左手，喷雾结束。（3）将喷过助焊剂的线路板缓慢移到焊锡槽上方，使线路板表面助焊剂略干。（4）将机械手轻轻下压至下限，使线路板与溶锡表面接触约3秒钟，上下移动必须缓慢。（5）拉出机械手至冷风出口，停留2秒，再向左移动，此时线路板停留在风口上。5.操作过程中要注意的几点：（1）助焊剂为易燃物品，禁止靠近烟火。（2）手不得伸入机器内部，必须注意熔锡槽内带有高温。（3）在遇到停电时，必须要关闭电源开关，防止机器损坏。（4）锡槽内严禁滴入各种液体，滴入时产生热膨胀会使熔锡溅出。（5）在每次使用完毕后，要注意机器的清洁保养工作。6.SC280S半自动切脚机的使用方法：（1）调轨道板至最宽，确认刀座无尘后适当旋紧螺钉固定压盖.（2）缓慢将轨道板调至线路板同宽处，使轨道宽度与刀片高度比出口处略大0.1~0.3毫米，调节轨道支承座。（3）切脚高度为焊锡点以外1~2毫米为标准，不允许切割到焊锡点，保证焊锡点质量。（4）锁紧带锁脚轮使机器不易移动.（5）插上电源，打开电源开关，拉出推杆，放待切线路板于轨道板槽口上，缓慢均匀地将推杆推入，不可用力过猛，以免损伤刀片。7.补焊人员的工作项目及注意事项：工作中要注意的几点：（1）必须要明确哪些焊点是不符合实际要求的，针对这些焊点进行补焊。（2）知道电烙铁的正确使用方法，明确焊接时间控制在2~4秒。（3）剪脚的时候不能将引脚对准别人或自己，防止意外事故发生。第三节开关电源生产方案一、开关电源的制作流程开关电源（SwitchModePowerSupply，SMPS）具有高效率、低功耗、体积小、重量轻等显著优点，代表了稳压电源的发展方向，现已成为稳压电源的主流产品。开关电源的设计与制作要求设计者具有丰富的实践经验，既要完成设计制作，又要懂得调试、测试与分析等。本章介绍开关电源组成及制作、调试所需的基本步骤和方法。（一）开关电源的电路组成开关电源一般是指输入与输出隔离的电源变换器，包括AC/DC电源变换器和DC/DC电源变换器，也称为AC/DC开关电源和DC/DC开关电源。非隔离式DC/DC变换器也属于开关电源，通常称之为开关稳压器。1.AC/DC开关电源地组成AC/DC开关电源的典型结构如图所示。电源由输入电磁干扰（EMI）滤波器、输入整流/滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流/滤波电路和输出电压反馈电路组成。其中输入整流/滤波电路、功率变换电路、输出整流/滤波电路和PWM控制器电路是主要电路，其他为辅助电路。有些开关电源中还有防雷击电路、输入过压/欠压保护电路、输出过压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等其他辅助电路。2.DC/DC开关电源地组成DC/DC开关电源的组成相对AC/DC开关电源要简单一点，其典型结构如图所示。电源由输入滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流/滤波电路和输出电压反馈电路组成。当然，有些DC/DC开关电源也会包含其他辅助电路。DC/DC开关电源的典型结构（二）开关电源的制作流程开关电源的设计与制作要从主电路开始，其中功率变换电路是开关电源的核心。功率变换电路的结构也称开关电源拓扑结构，该结构有多种类型。拓扑结构也决定了与之配套的PWM控制器和输出整流/滤波电路。下面介绍开关电源设计与制作一般流程。1.确定电路结构无论是AC/DC开关电源还是DC/DC开关电源，其核心都是DC/DC变换器。因此，开关电源的电路结构就是指DC/DC变换器的结构。开关电源中常用的DC/DC变换器拓扑结构如下：（1）降压式变换器（BuckConverter），亦称降压式稳压器。（2）升压式变换器（BoostConverter），亦称升压式稳压器。（3）反激式（亦称回扫式）变换器（FlybackConverter）。（4）正激式变换器（ForwardConverter）。（5）半桥式变换器（HalfBridgeConverter）。（6）全桥式变换器（FullBridgeConverter）。（7）推挽式变换器（Push—pullConverter）。降压式变换器和升压式变换器主要用于输入、输出不需要隔离的DC/DC变换器中；反激式变换器主要用于输入、输出需要隔离的小功率AC/DC或DC/DC变换器中；正激式变换器主要用于输入/输出需要隔离的较大功率AC/DC或DC/DC变换器中；半桥式变换器和全桥式变换器主要用于输入/输出需要隔离的大功率AC/DC或DC/DC变换器中，其中全桥式变换器能够提供比半桥式变换器更大的输出功率；推挽式变换器主要用于输入/输出需要隔离的较低输入电压的DC/DC或DC/AC变换器中。顾名思义，降压式变换器的输出电压低于输入电压，升压式变换器的输出电压高于输入电压。在反激式、正激式、半桥式、全桥式和推挽式等具有隔离变压器的DC/DC变换器中，可以通过调节高频变压器的一、二次匝数比，很方便地实现电源的降压、升压和极性变换。此类变换器既可以是升压型，也可以是降压型，还可以是极性变换型。在设计开关电源时，首先要根据输入电压、输出电压、输出功率的大小及是否需要电气隔离，选择合适的电路结构。2.选择控制电路开关电源是通过控制功率晶体管或功率场效应管的导通与关断时间来实现电压变换的，其控制方式主要有脉冲宽度调制、脉冲频率调制和混合调制三种。脉冲宽度调制方式，简称脉宽调制（PulseWidthModulation），缩写为PWM；脉冲频率调制方式，简称脉频调制（PulseFrequencyModulation），缩写为PFM；混合调制方式，是指脉冲宽度与开关频率均不固定，彼此都能改变的方式。PWM方式，具有固定的开关频率，通过改变脉冲宽度来调节占空比，因此开关周期也是固定的，这就为设计滤波电路提供了方便，所以应用最为普遍。目前，集成开关电源大多采用此方式。为便于开关电源的设计，众多厂家将PWM控制器设计成集成电路，以便用户选择。开关电源中常用的PWM控制器电路如下：（1）自激振荡型PWM控制电路。（2）TL494电压型PWM控制电路。（3）SG3525电压型PWM控制电路。（4）UC3842电流型PWM控制电路。（5）TOPSwitch—Ⅱ系列的PWM控制电路。（6）TinySwitch系列的PWM控制电路。自激振荡型PWM控制电路通过启动电阻，利用高频变压器的正反馈绕组实现功率开关管的饱和导通，利用功率管的退饱和特性实现功率开关晶体管的关断。通过控制功率开关管基极电流大小实现脉冲宽度调制。具有结构简单、成本低廉的特点，适合在小功率的反激式开关电源中应用，例如各种电器设备的待机电源、手机充电器等。TL494是电压型PWM控制电路，具有固定振荡频率，它包含了开关电源所需的全部控制功能，广泛应用于推挽式、半桥式、全桥式拓扑结构的开关电源。内置功率晶体管可提供500mA的驱动能力，具有推或拉两种输出方式，适合驱动双极型功率开关晶体管。适合构成功率较大的开关电源。SG3525也是电压型PWM控制电路，是SG3524的改进产品，SG3524的功能与TL494基本相同。SG3525内置软启动电路，具有输入欠电压锁定功能，可实现逐个脉冲关断。其驱动输出级采用了推挽式电路结构，灌电流/拉电流能力超过200mA，关断速度更快。不但能够驱动双极型功率开关晶体管，更适合驱动场效应功率管（MOSFET），以便获得更高的开关频率和电源效率。UC3842是电流型PWM控制电路，它具有引脚少、外围电路简单、性能优良、价格低廉等优点，适合构成小功率单端反激式开关电源，是目前单端PWM控制电路的一种优选型号。该电路具有欠电压锁定功能和大电流图腾柱式输出结构，适合驱动双极型功率管和场效应功率管（MOSFET）。其电流型控制模式，很容易实现对每个周期的峰值电流限制，能有效防止高频变压器的磁饱和，提高了开关电源的可靠性。TOPSwitch—Ⅱ系列单片开关电源是将PWM控制系统的全部功能集成到三端芯片中。内含脉宽调制器、场效应功率管（MOSFET）、自动偏置电路、保护电路、高压启动电路和环路补偿电路，通过高频变压器即可实现输出端与电网完全隔离。外部仅需配整流滤波器、高频变压器、漏极钳位保护电路、反馈电路和输出电路，即可构成反激式开关电源。TinySwitch系列单片开关电源是美国PI公司推出的一种高效率、小功率、低成本的四端单片开关电源专用IC。因它所构成的开关电源体积很小，故英译名有“微型开关”之称。TinySwitch系列比TOPSwitch—Ⅱ系列三端单片开关电源增加了一个使能端，使用也更加方便、灵活。其控制系统实际上是采用跳过周期的方式实现稳压过程的，等效为脉冲频率调制器（PFM）。该系列产品特别适合制作10W以下的微型开关电源或待机电源。在设计开关电源时，要根据主电路的拓扑结构、输出功率的大小、电源的应用领域等选择合适的PWM控制电路。3.确定辅助电路开关电源通常由输入电磁干扰（EMI）滤波器、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路等组成。其中功率变换电路是开关电源的主要电路，对开关电源的性能起决定作用。根据不同的拓扑结构，开关电源还需要一些辅助电路才能正常工作。有些辅助电路可能包含在主要电路环节当中。开关电源中常见的辅助电路如下：（1）电压反馈电路。（2）尖峰电压吸收电路。（3）输入滤波电路。（4）整流滤波电路。（5）输出过电压保护电路。（6）输出过电流保护电路。（7）尖峰电流抑制电路。其中电压反馈电路是各类开关电源都具有的辅助电路。尖峰电压吸收电路是反激型开关电源必需的辅助电路。输入滤波电路通常只在AC/DC变换器中出现。整流滤波电路包括工频（50Hz）整流滤波和高频整流滤波。自激振荡型本身就具有输出过电流保护特性。有时还需要开关电源具有防雷击保护电路，输入过电压、欠电压保护电路等。设计人员可以根据设计要求进行适当的取舍。4.整理电路原理图开关电源的拓扑结构、控制电路和辅助电路确定以后，就可以整理、绘制电路原理图。以便确定所有元器件的型号、参数及数量，完成各元件引脚之间的电路连接。电路原理图应按照信号流程和功能划分成不同区域，力求布线清晰、整洁，密度分配合理，信号流向清楚。然后确定所有元器件的封装，以便电路板设计师的元器件布局与布线。5.制作高频变压器高频变压器的设计是制作开关电源的关键技术。在半桥式、全桥式和推挽式开关电源中，高频变压器通过的是交变的电流，不存在直流磁化问题，设计方法和工频变压器基本相同，只是采用的磁芯材料不同，设计起来相对简单一些。正激式开关电源的高频变压器与全桥式有相同之处，但存在直流磁化问题，设计起来要复杂一些。因此有时会在高频变压器中增加去励磁绕组，以便降低设计难度。反激式开关电源在小功率开关电源中应用最为普遍，但其高频变压器的设计也最为复杂。反激式开关电源的高频变压器相当于一只储能电感，在固定的开关频率下，其储存的能量大小直接影响开关电源的输出功率。在设计反激式开关电源的高频变压器时，需要以下几个步骤：（1）计算一次电感量LP。（2）选择磁芯与骨架。（3）计算一次绕组匝数NP。（4）计算二次绕组匝数NS。（5）计算气隙长度。（6）检验最大磁通密度Bm。首先要根据一次绕组的峰值电流IP和开关电源的输出功率PO计算一次电感量LP。然后是选择磁芯与骨架并确定相关参数。接下来依据选定的磁芯截面积和磁路长度等参数计算一次匝数NP。再根据一次和二次的变比值计算二次绕组匝数NS。为了防止高频变压器出现磁饱和，通常要在磁心中加入空气间隙（简称气隙），还需要根据一次电感量LP和所选磁芯参数计算气隙长度。最后还要根据峰值电流IP、一次绕组匝数NP和磁芯参数计算最大磁通密度Bm，检验是否满足磁芯材料要求。在部分条件不能满足时，要重新选择磁芯与骨架，进行计算和检验，直到满足设计要求为止。6.设计印制板开关电源的印制板设计与一般电子线路的印制板设计既有相同之处，又有不同的特点。一般电子线路的印制板设计中提到的布局、布线及铜线宽度与通过电流的关系等原则，在开关电源的印制板设计中也同样适用。开关电源中除了常用标准封装的电阻、电容以及集成电路以外，还包含着大量非标准封装的电感、高频变压器、大容量电解电容、大功率二极管、三极管以及各种尺寸的散热器等元件。这些元件的封装要在印制板设计之前自行确定，可以根据厂家提供的外形尺寸或实际测绘确定。开关电源的印制板设计还要特别注意以下问题：（1）元件布局问题。（2）地线布线问题。（3）取样点选择问题。开关电源中的元件布局，重点考虑主电路关键元件。开关电源中输入滤波电容、高频变压器的一次绕组和功率开关管组成一个较大脉冲电流回路。高频变压器的二次绕组、整流或续流二极管和输出滤波电容组成另一个较大脉冲电流回路。这两个回路要布局紧凑，引线短捷。这样可以减小泄漏电感，从而降低吸收回路的损耗，提高电源的效率。开关电源中的地线回路，不论是一次还是二次，都要流过很大的脉冲电流。尽管地线通常设计得比较宽，但还会造成较大的电压降落，从而影响控制电路的性能。地线的布线要考虑电流密度的分布和电流的流向，避免地线上的压降被引入控制回路，造成负载调整率下降。开关电源中取样点选择的选择尤为重要，在取样回路中，既要考虑负载电流产生的压降，也要考虑整流或续流电路产生的脉冲电流对取样的影响。取样点应该尽量选择在输出端子的两端，以便得到最好的负载调整率。二、60W宽电压范围开关电源1.确定电路结构根据输出功率大小及输入电压宽范围的要求，电源的拓扑结构应选择反激式变换器。反激式变换器主要用于输入、输出需要隔离的小功率AC/DC或DC/DC变换器中。60W的输出功率仍属于小功率范围。在反激式变换器中，可以通过调节高频变压器的一、二次匝数比，很方便的实现电源的降压、升压和极性变换。此类变换器既可以是升压型，也可以是降压型，还可以是极性变换型。只要高频变压器设计合理，也容易做到输入电压宽范围的要求。2.选择控制电路TOPSwitch—Ⅱ系列单片开关电源是将PWM控制系统的全部功能集成到三端芯片中。内含脉宽调制器、场效应功率管（MOSFET）、自动偏置电路、保护电路、高压启动电路和环路补偿电路，通过高频变压器即可实现输出端与电网完全隔离。外部仅需配整流滤波器、高频变压器、漏极钳位保护电路、反馈电路和输出电路，即可构成反激式开关电源。根据输入电压为85～265V（AC），输出功率为60W的设计要求，TOPSwitch—Ⅱ系列单片开关电源中，有TOP225Y、TOP226Y和TOP227Y三款芯片可以满足设计要求，其典型输出功率分别为60W、75W和90W。为了提高开关电源的效率，本例采用TOP227Y芯片，以便减小芯片的功耗。TOP227Y通态电阻最小，在同样的输出功率下，其导通损耗最低。3.确定辅助电路根据不同的拓扑结构，开关电源还需要一些辅助电路才能正常工作。（1）输入滤波电路。输入滤波电路就是EMI滤波器，本例选用电感量为22mH的共模扼流圈和0.1μF输入差模滤波电容。（2）整流滤波电路。整流滤波电路包括工频（50Hz）整流滤波和高频整流滤波。工频整流滤波选用2A/600V的整流桥和120μF/400V的电解电容。高频整流滤波选用25A/60V的肖特基二极管和2200μF/16V的电解电容。（3）尖峰电压吸收电路。尖峰电压吸收电路采用反向击穿电压为200V的瞬态电压抑制器P6KE200和BYV26C型2.3A/600V的超快恢复二极管。二次高频整流二极管两端接有RC吸收回路，以便减小尖峰电压。（4）电压反馈电路。电压反馈电路直接关系到开关电源的稳压性能。本例选用PC817A型线性光耦合器和TL431型可调式精密并联稳压器组成高精度电压反馈电路，以便提高电源的负载调整率。4.整理电路原理图开关电源的拓扑结构、控制电路和辅助电路确定以后，就可以整理、绘制电路原理图。以便确定所有元器件型号、参数及数量，完成各元件引脚之间的电路连接。电路原理图应按照信号流程和功能划分成不同区域，力求布线清晰、整洁，元器件密度分配合理，信号流向清楚。然后确定所有元器件的封装，以便电路板设计师的元器件布局与布线。光耦反馈式精密开关电源，电路中共使用三片集成电路：IC1（TOP227Y型单片开关电源集成电路）、IC2（PC817A型线性光耦合器）、IC3（TL431型可调式精密并联稳压器）。电路采用反激式拓扑结构，高频变压器绕组极性（同名端）如图所示。当IC1中的功率开关管导通时，二次感应电压使VD2和VD3截止，高频变压器一次电感NP储存能量；开关管截止时，二次感应电压使VD2和VD3导通，高频变压器储存的能量释放给二次，完成能量的传输过程。85～265V的交流电源u首先经过2A熔丝管（FU）、EMI滤波器（C6、L2），再通过整流桥（BR）和滤波电容（C1）产生直流高压UI，接高频变压器的一次绕组。L2为共模扼流圈，能减小电网噪声所产生的共模干扰，也能限制开关电源的噪声传输到电网中。R8为负温度系数（NTC）限流电阻，刚开机时可限制C1的充电电流。漏极钳位保护电路由瞬态电压抑制器（TVS，VDZ1）和阻塞二极管（VD1）构成，可将变压器漏感产生的尖峰电压钳位到安全值。VDZ1采用反向击穿电压为200V的瞬态电压抑制器P6KE200，VD1选用BYV26C型2.3A/600V的超快恢复二极管。二次绕组电压通过VD极管（VD2、C2、L1和C3整流滤波，获得12V输出电压UO）。RTN为输出电压的返回端。R9和C9用来抑制VD2上的高频衰减振荡（亦称“振铃”）。R6为＋12V输出的最小负载，用于提高轻载时的电压调整率。C7为安全电容，能滤除由一、二次所产生的共模干扰。R7和R10均为泄放电阻（亦可不用）。外部误差放大器由TL431组成。当＋12V输出电压升高时，经R4、R5分压后得到的取样电压，就与TL431中的2.5V带隙基准电压UREF进行比较，使阴极K的电位降低，光耦合器中LED的工作电流IF增大，再通过IC2使控制端电流IC增大，TOP227Y的输出占空比减小，使UO维持不变，从而达到了稳压目的。＋12V稳压值是由TL431的基准电压（UREF）、R4、R5的分压比来确定的。R1为LED的限流电阻。C8为相位补偿电容。反馈绕组NF电压经VD3和C4整流滤波后，供给TOP227Y所需偏压。C5为控制端的旁路电容，它不仅能滤除控制端上的尖峰电压，还决定自动重启动频率，并与R3一起对控制环路进行补偿。5.制作高频变压器（1）计算一次电感量LP。一次电感量可按公式计算，如果电源效率为80％，KRP取值为0.5（IR＝KRPIP）。TOP227Y的开关频率为100kHz，IP按ILIMIT＝2.7A计算时，IR＝0.5×2.7＝1.35A，可得若KRP取值为1，则可算出LP为2.06×10－4H。也就是说，高频变压器一次电感量可在206～820μH之间选取。本例一次电感量选择为460μH。（2）选择磁芯。磁芯的选择用AP法，可按计算公式估算。若按式估算，（Bm－Br）取值0.15T，则可得需要说明：适用于单端正激式开关电源的高频变压器计算，这里计算出的AP值仅供参考。则可直接选用EI30或EE30型磁芯。（3）计算一次匝数NP。一次匝数NP可直接按式下列计算：KRP取值为0.8，可IRMS的最大值为1.42A。电流密度取8A/mm²。（4）计算二次绕组匝数NS。二次绕组匝数NS按式（5—2—4）计算，UO为12V，UOR取值130V，UF1取值0.5V，可得考虑到漆包线的铜损，本例实际取值为3.5匝。二次绕组电流有效值计算，KRP取值为0.8，可得IRMS为9.4A。电流密度仍取8A/mm2，应选取φ1.2mm以上的漆包线。本例实际选用φ0.45mm的漆包线8股并绕。反馈绕组NF电流较小，反馈电压略高于12V即可。（5）计算气隙长度。在反激式开关电源中，高频变压器磁芯的气隙大小对电源性能影响较大。气隙长度可按下列公式计算。LP为460μH，EI33型磁芯的Ae为1.17cm2，计算可得高频变压器采用EI型磁芯，磁芯间夹入厚度为0.17mm的青壳纸，有效气隙长度约为0.35mm（0.17×2）。（6）检验最大磁通密度Bm。检验最大磁通密度可按下列公式进行。IP按ILIMIT＝2.7A计算，将LP、NP和Ae值代入公式可得该式计算出的Bm值略大于0.3T，考虑到实际工作电流小于2.7A，Bm值可以满足工作要求。若要降低Bm值，可适当增加NP的值，并增加（重新计算）气隙长度，以便保证初级电感量LP不变。（7）检验磁饱和电流。检验最大磁通密度Bm目的是防止高频变压器工作时出现磁饱和。由于磁芯参数的偏差等原因，计算出的结果只是理论数据。直接测量磁饱和电流，是检验高频变压器是否会在工作时产生磁饱和的最佳方法。6.设计印制板设计印制电路板（简称印制板）时，首先要用PROTEL软件绘制电路原理图，并创建网络表。然后打开网络表，查看所有元件的封装。开关电源中会有很多元件没有封装，设计印制板前要先确定这些元器件的封装。（1）确定元器件封装。从电路原理中可以看出，有熔丝管（FU）、共模扼流圈（L2）、高频变压器（T）、整流桥（BR）等元件没有标准的封装。要按照这些元件的实际物理尺寸和引线位置，画出其占用电路板空间的外形轮廓图，确定焊盘位置及焊盘、焊孔的尺寸。确定这些元件的封装名称，并与原理图中的封装名称一一对应，以便生成正确的网络表。有一些元件，如限流电阻R8、滤波电容C1、C2、C3等元件，可以在元件封装库中找到一系列的封装，要根据实际元件的物理尺寸选择一种合适的封装大小。另外一些元件，如TOP227Y（IC1）和整流二极管（VD2）需要安装散热器。可以选择印制板焊接型的散热器，也要为这些散热器确定相应的封装，以便印制板的布局。此外，开关电源的输入和输出引线应该通过接插件（连接器）连接到印制板，也要确定这些接插件的封装。（2）元器件布局。元器件布局时首先要确定印制板（英文缩写为PCB）尺寸大小及形状。由于开关电源分输入和输出两侧，并且要求两侧电气隔离，通常将开关电源的PCB设计成长方形。先将PCB中的所有元器件的封装均匀排列成长方形，左边为一次侧元器件，右边为二次侧元器件，留出4个安装孔位置，在禁止布线层（keepoutlayer）画一个成长方形，将所有元器件包围起来，留有一定的安全边界，就基本确定了PCB尺寸大小。开关电源的布局首先从高频变压器开始。高频变压器尽量放在印制板中间，左侧为一次侧元器件，右边为二次侧元器件。输入滤波电容、一次绕组和功率开关管组成一个较大脉冲电流的回路。二次绕组、整流或续流二极管和输出滤波电容组成另一个较大脉冲电流的回路。这两个回路要布局紧凑，引线短捷。这样可以减小泄漏电感，从而降低吸收回路的损耗，提高电源的效率。一次侧带高电压的元器件之间应适当加大间距，发热量较大的功率器件（如输出整流管）应尽量远离其他元器件，最好布置在靠近PCB边缘处，以便加装散热器，并根据需要适当微调PCB尺寸大小，最后完成印制板的布局。考虑到印制板的通用性及调试中可能会改变散热器的大小，图中的高频变压器（T1）及散热器（SRQ1和SRQ2）设计了两种封装，以便满足不同性能指标的技术要求。印制板4角分别设计了4个安装孔。安装孔中心与印制板边缘及板内元器件间距应不小于5mm，以便于安装并保持足够的绝缘距离。（3）印制板布线。开关电源的布线主要是线宽选择和绝缘间距问题，特别是地线的布线和取样点选择非常重要，会直接影响电源的性能指标。布线时应优先考虑选择单面板，这样可以降低印制板的制作成本，但布线难度会增大。必要时还需设计一些跨线，完成电路的连接。该板采用单面板布线，一、二次主回路电流较大，尽量增加布线宽度。一次主回路电压较高，布线间距不小于2mm。安装孔据一次回路印刷线距离不小于4mm，与二次回路印刷线距离不小于2mm。60W开关电源布线图因采用单面板布线，调试中元器件频繁拆卸很容易造成焊盘脱落，为此，在保证绝缘间距的情况下，尽量增加焊盘尺寸，并增加焊盘周边的印刷线宽度和包围面积，增加焊盘的机械强度。印制线拐角采用圆形或45°角，以便减小电磁辐射。大面积覆铜面中留有方形非覆铜区域，以便减小印制板受热时覆铜面变形应力，还有助于印制板材料内部气体的挥发，可避免覆铜面因受热变形而翘起。图中可以看出各元器件焊盘大小及周围线宽及形状。高频变压器一、二次之间留有8mm的线间距，以便实现更好的电气隔离。印制板可安装两种尺寸的高频变压器，其中一次侧的引脚焊盘位置兼容，二次侧设计了两排焊盘。散热器焊盘是三组，以便安装三种不同尺寸的散热器。此外，限流电阻R8、滤波电容C1、C2、C3和C6等元件的焊盘旁边增加了几个焊盘，目的是可以适应不同引脚间距的元件，以便调试时更换不同参数元件，尽量满足多种引脚间距的要求。60W开关电源组合图电压反馈电路布线时，取样点选择非常重要。三、三相电能表开关电源制作工艺为电子式三相电能表制作的开关电源模块，输入电源为三相四线制，相电压为150～260V（AC），输出为＋12V、200mA。要求三相电源中任何一相有电、任意两相有电或三相都有电时，开关电源均可正常输出，以便电能表能够正常工作。1.确定电路结构开关电源输出功率很小，输入电压范围较宽，应选择反激式结构。反激式变换器的外围电路简单，所需元器件较少，有利于减小电路板的尺寸，便于在空间狭小的电能表内部安装。2.选择控制电路为便于开关电源的设计，减少元器件的数量，该系列产品是一种高效率、小功率、低成本的四端单片开关电源专用集成电路。其特点是：（1）最低的成本，最少的元件数量；（2）简单的ON/OFF控制，无需环路补偿电路；（3）没有偏置绕组，电路简单，可降低高频变压器的成本；（4）可用简单的RC型EMI滤波器；（5）内置电流限制和热保护功能。TinySwitch系列产品在115/230V（AC）供电时的空载损耗仅为30/60mW，特别适合制作10W以下的微型开关电源或电源适配器。该系列产品有TNY253、TNY254和TNY255三种型号，采用DIP—8或SMD—8两种封装。其中TNY255的输出功率最大，在85～260V（AC）供电时，输出功率在3.5～6.5W之间。3.确定辅助电路TinySwitch系列芯片内部集成了振荡器、5.8V稳压器、使能判断和逻辑电路、欠压比较器、过流比较器、过热保护电路、前沿闭锁电路和功率开关管（MOSFET）等元器件。只要添加少量的外部元器件就能组成完整的开关电源。该开关电源中的辅助电路如下：（1）防雷击保护电路。由于该开关电源用于电子式三相电能表的供电，其供电网络可能会遭到雷击。按照用户要求，在电源输入端增加了防雷击保护电路。防雷保护元件使用的是MYD—10K471通用型氧化锌压敏电阻器，其标称电压为470V，通流量（8/20μs）为1250A。（2）输入滤波电路。为减小EMI滤波器的体积，本例输入滤波电路选用电感量较小（8mH）的共模扼流圈和0.033μF/1kV的输入差模滤波电容。（3）整流滤波电路。该开关电源的工频整流电路选用4只1N4007型（1A/1000V）二极管组成整流桥，滤波电路选用4.7μF/400V的电解电容。高频整流滤波选用SB160型（1A/60V）肖特基二极管和220μF/25V的电解电容。（4）尖峰电压吸收电路。由于该开关电源的功率很小，尖峰电压吸收电路采用了廉价的RCD缓冲器。R选用100kΩ/0.5W的金属氧化膜电阻；C选用1000pF/1kV的高压瓷片电容；D选用FR107型（1A/1000V）快恢复二极管。（5）电压反馈电路。由于开关电源的输出还要经过二次稳压为CPU电路供电，因此对输出电压的稳定度要求不高，但要求一、二次有良好的隔离性能。TNY255芯片内部采用跳过周期方式实现稳压功能，如果负载很重，全部周期都要工作，没有跳过周期，此时的输出功率也就达到最大值。4.整理电路原理图该开关电源的完整电路原理。它由三个独立的开关电源单元组合而成，整个电源采用三相四线制供电，每个独立单元采用一相供电，共用电网的零线。三个开关电源单元的输出直接并联，再经过L4和C16组成的LC型滤波器，产生＋12V的输出电压。这样，只要三相电源中有任何一相电压正常，都可保证电源的输出正常。由于电路中VD6、VD12和VD18的单向隔离作用，即使三相电源中有一相或两相断电，也不会影响其他相电源的正常工作。电路中每个独立单元使用两片集成电路：TNY255型单片开关电源和PC817型线性光耦合器。电路采用反激式拓扑结构，高频变压器绕组极性（同名端）。TNY255中的功率开关管导通时，高频变压器一次电感储存能量；开关管截止时，二次感应电压使整流二极管导通，高频变压器储存的能量释放给二次侧，完成能量的传输过程。三相电能表开关电源电路原理下面以A相的开关电源单元为例，简要说明电路的工作原理。交流电源先经过防雷击保护电路（VR1）、EMI滤波器（C1、L1），再通过整流桥（VD1～VD4）和滤波电容（C2）产生直流高压，接至高频变压器（T1）的一次绕组。L1为共模扼流圈，能减小电网噪声对开关电源所产生的共模干扰。一次侧尖峰电压吸收电路由R2、C3和VD5组成，属于RCD缓冲器结构。可将漏感产生的尖峰电压限制在安全值。二次绕组电压通过VD6整流和C5滤波，获得＋12V输出电压。IC2、R3、VDZ1和R10组成典型的光耦配稳压管型输出电压反馈电路。R3为限流电阻，用来限制光耦中LED的尖峰电流。R10用于提供稳压管的偏置电流，使其稳压值保持稳定。当输出电压高于光耦中的LED正向压降（约1.0V）与稳压管的稳定电压（11V）之和（约1＋11＝12V）时，LED将有电流流过，使光耦中得光敏三极管导通，造成TNY255的EN引脚电压降低，TNY255将会跳过下一个导通周期。输出电压越高，LED的电流就越大，跳过周期就越多，传输的能量就越少，从而使输出电压稳定在＋12V。有关TNY255详细工作原理，可参见第三章的相关内容。需要说明：本电源的电压反馈电路共用同一只稳压二极管（VDZ1），三只光耦中的LED也是并联关系，与其串联的限流电阻可起到均流作用。尽管如此，由于光耦参数的分散性，三只光耦不会完全同步工作。就是说，当三相电源同时供电时，在额定输出电流范围内，其中一相的开关电源单元便可提供足够的输出功率。而其他两相的开关电源单元则处于完全待机状态，即跳过了全部开关周期。这种设计方法实现了三个开关电源单元的开机热备份，一旦某相电源断电，总有另一相电源单元立刻投入正常工作，从而完成不间断供电。这种情况也在后续的电源调试中得到了证实。在三相电源都正常的情况下，哪相的开关电源单元处于工作状态，则完全取决于光耦参数的分散性，具有随机性。5.制作高频变压器（1）计算一次电感量LP。TNY255芯片内部采用跳过周期方式，开关频率f为130kHz，一次电流为不连续模式，KRP取值为1，电源效率按80％计算，IP＝ILIMIT＝255mA，PO为2.5W。为了留出较大的余量，一次电感量选择为900μH。（2）选择磁芯与骨架。可直接选取EI10或EI13型磁芯。本例留有较大的余量，实际选择EI13型磁芯。（3）计算一次匝数NP。一次匝数NP可直接计算，该开关电源的UIMIN取值250V，DMAX为0.3。Ae为0.18cm2，（Bm—Br）取值0.2T，可得NP实际取值180匝。一次绕组电流有效值按式计算，KRP取值为1，可得IRMS的最大值为0.08A。电流密度取6A/mm²，本例选用φ0.13mm漆包线。（4）计算二次绕组匝数NS。二次绕组匝数NS按式计算，UO为12V，UOR取值130V，UF1取值0.5V，可得NS实际取值为18匝。二次绕组电流有效值，KRP取值为1，可得IRMS为1.23A。电流密度取6A/mm²，实际选用φ0.51mm的漆包线。（5）计算气隙长度。高频变压器采用EI型磁芯，磁芯间夹入厚度为0.4mm的青壳纸，有效气隙长度约为0.8mm（0.4×2）。（6）检验磁饱和电流。测得该高频变压器的磁饱和电流为0.35A，约为实际峰值工作电流（0.255A）的1.4倍。表明该高频变压器能够满足工作要求。6.设计印制板开关电源模块要安装在现有的三相电能表内部，可用空间狭小，仅为12cm×8cm，电路板的尺寸受到限制，印制板设计难度较大。印制板设计过程如下。（1）确定元器件封装。该开关电源元器件种类不多，多数元器件可以在PROTEL软件中找到合适的封装。仅共模扼流圈（L1～L3）、高频变压器（T1～T3）和滤波电感L4没有标准的封装。要按照这些元件的实际物理尺寸和引线位置，画出其外形轮廓图，确定焊盘位置、尺寸及焊孔大小。最后给出封装名称，并与原理图中一一对应，以便生成正确的网络表。此外，由于C2和C16高度较大，如果直立安装会超出电路板的最大高度限制，因此这些元件必须水平放置，需要根据水平放置所占用空间，重新设计这些元件的封装。（2）元器件布局。开关电源印制板形状与尺寸由三相电能表内部空间限定，而且印制板上的特定位置留有三相电源线连接器的安装区域和电能表内部调节所需要的开孔区域，这些都使印制板元器件布局难度增大。正是因为采用了集成度很高，而且外围电路简单的TNY255型单片开关电源芯片，才使得该开关电源的元器件布局能够顺利完成。开关电源的印制板布局，考虑到印制板的面积有限，而且三相电源之间，变压器一、二次之间要保持足够的绝缘距离。尽量增加每个独立的开关电源自身元器件的分布密度，适当增加三个电源之间、一、二次之间以及印制板边缘的安全间距。印制板没有设计专门的安装孔，其安装定位是通过A、B、C三相电源线连接器完成的。图中下方的三个长方形区域为三相电源连接器位置。中部十字线为开孔区域中心定位线，孔径为12mm。C17为滤波电容C16水平放置时的封装。实际安装时，可将C16从印制板反面垂直安装在途中C16位置或者水平安装在正面的C17位置。二者取其一。（3）印制板布线。由于开关电源印制板布局紧凑，一次电压较高，单面布线不能保证足够的绝缘间距。因此选择了双面布线方式。该印制板顶层布线如图所示。三相电能表开关电源顶层布线图一次回路电压较高，布线间距不小于2mm。印制线采用45°拐角，覆铜面拐角采用圆滑过渡，以便减小电磁辐射。图中A、B、C、N为三相电源和零线接入端。TNY255的接地引脚位置增加了印刷线宽度和包围面积，以便芯片散热。因印制板尺寸限制，印制线距离PCB的边缘很近，未能达到推荐的绝缘间距要求，调试时要注意安全。印制板的底层布线如图所示。在保证绝缘间距的条件下，适当增加了全部印刷线的宽度。覆铜面中方形非覆铜区域，能减小覆铜面变形应力，可避免覆铜面因受热变形而翘起。三相电能表开关电源底层布线图该印制电路板的布局和布线组合如图所示。图中可以看出各元器件焊盘大小及周围线宽及形状。浅色部分为顶层印刷线，深色部分为底层印刷线。三相开关电源单元之间及高频变压器的一、二次之间都有5mm以上的安全间距。三相电源线连接器的安装区域各有两个直径3.2mm的焊孔（由于是单色插图，无法看出），用于固定连接器。三相电能表开关电源组合图第四节配电箱生产工艺方案一、总则1.为贯彻GB7251－2005《低压成套开关设备》标准，加强企业管理，保证产品质量，特制定本规程。2.本规程适用于按GB7251－2005《低压成套开关设备》标准生产的低压成套开关设备。3.本规程对生产成套开关设备的原材料、工艺过程、产品检验及运输出厂各环节作了相应的技术规定，是企业从事成套开关设备生产的技术依据。4.生产部门应严格执行本规程，并结合生产实际，制订相应的操作细则。二、原材料的技术要求1.不锈钢板不锈钢板采用1.0~1.5S×1220×2440mm等3042B亚光或磨砂不锈钢板，各项技术指标应符合GBT4237－92标准规定的要求。不同牌号，不同规格的钢板应分类整齐码放，方便起用，平码时应清除基地异物，防止钢板变形。2.冷轧钢板冷轧钢板采用Q195或Q235优质冷轧钢板。冷轧薄板地采用规格为1～1.5×1250×2500mm等，其技术条件应符合GB／T11253—1989《优质碳素结构钢》生产标准的有关规定。不同规格的钢板应分类整齐码放、方便起用。平码时应清除场地异物，并用支架或枕木托起防潮。3.电器元件主要电器元件必须采用符合国家强制性（CCC）认证要求的相关优质产品；相关合格产品，以确保成套后的产品质量。电器元件购物进到货后，必须分类码放于干燥的仓库内，数量不大的可分类置放于货架上，暂时不用的不要拆除包装，以免污染受潮，影响质量。4.一次线一次线应采用牌号为T2的纯（紫）铜排或铝排，其技术性能必须符合GB2059—89中关于导电器材的要求，机械性能符合YB459—64的要求。不同规格的紫铜排应分类码放，短期不用时应注意防潮，并远离腐蚀性气体，以免表面锈损，影响导电质量。5.二次线二次线分电压线与电流线两种，电压线采用截面积为1.5～2.5mm2的塑铜软线，电流线采用截面积为2.5～4mm2塑铜软线。所有二次导线的技术指标必须符合GB466—64中有关导线生产的要求。不同规格的导线必须分类码放，方便识别取用。6.标准件标准件包括M8×16、M8×25、M5×60、M4×20螺丝；M8、M5、M4螺帽；φ8、φ4平垫、弹簧垫等。标准件必须符合GB30—76等国家相关产品的标准规定的技术要求。标准件必须分类置放、方便取用、注意防潮。三、生产设备的技术要求1.生产设备是指加工该产品的相关设备如：剪板机、折边机、压力机、电焊机、金工模具等。2.剪板机剪板机的加工性能必须符合相关产品的技术要求，经过加工后的板料切口必须平整、无卷边、毛刺、变形等。剪板机必须安放平稳，机构运转灵活，操作系统正常。3.折弯机折弯机分手动与电动两种，手动折边机要求机构灵巧、操作轻便；电动折边机，必须安装平稳、基础牢固、润滑充分、机构灵活、操作系统正常、准确。折边机的性能必须符合相关产品生产的技术要求。4.压力机压力机的加工性能必须符合相关产品的技术要求压力机必须基础牢固、安装平稳、润滑充分、机构灵活、操作系统正常、准确。5.金工模具金工模具必须符合相关产品生产的技术要求。不同规格的金工模具必须统一编号标识，并分类码放于固定的货架上方便查找。适时检修金工模具，已确保模具配合间隙以及刃口的锐利度，达到产品加工要求。6.电焊机电焊机应选用二氧化碳保护焊机或亚弧焊机，各项技术指标必须符合国家标准中关于焊机生产的技术要求，与之配套使用的气瓶及压力表也应符合相关技术标准要求。电焊机必须有专人使用，保养和维护，注意防潮。电焊机在工作状态下（使用中）不能调节电流，以免损坏。7.角磨机角磨机的技术性能必须符合相关产品的技术要求。角磨机必须有专人妥善保管和维护，注意防潮，防止碰撞，确保使用安全。8.喷塑设备喷塑设备包括静电喷涂机和粉末收集装置（电收尘器）。静电喷涂机的性能必须符合相关技术条件的性能要求。静电喷涂机必须有专人保养和维护，注意防潮。粉末收集装置必须与静电喷涂机匹配，收集罩口合适，吸收能力良好。粉末收集装置必须定期清扫，及时清取沉积粉末，以便回收使用，保证足够收尘空间。9.烘烤设备烘烤设备包括烘房、零件烘烤车架等。烘烤房的建造必须符合，升温快，保温性能好，容积适当，方便进出货等技术条件。零件烘烤车架。必须符合牢固、稳定、结构设计合理，推动灵活等技术要求。四、半成品技术要求1.下料（剪板）为确保同类工件的互换性，下料时必须采用工装定位。为确保工件的几何尺寸误差不超过零件公差要求，批量下料前，必须先行试剪（首件检验）；只有在首件确认合格后，才能进行批量下料。大批量下料时，亦需随机抽检（自检），以防因工装移位而造成下料不符合要求。2.开孔、去角为确保零件开孔、去角尺寸的准确性与同类零件间的互换性，开孔、去角必须使用相关零件模具与工装定位生产。为确保工件的几何尺寸误差不超过图纸要求，批量加工时，在模具或定位工装固定后，要先行试加工（首件检验）。严格校对尺寸公差与位置公差，确认无误后再行加工。3.折边、成型为确保折边成型后的一次合格率及其同类零件的互换性，折边时必须使用靠模等工装定位进行加工。折边加工批量生产前，必须先行小样试折加工（代首件检验），严格校对几何尺寸，确认无误后再行加工。4.焊接成型零件焊接成型前，必须先去尽焊件焊口油污、铁锈等，确保焊接质量。为确保焊接成型后几何尺寸的准确性与统一性，焊接时必须使用胎膜，靠模等定型定位器具。5.打磨、抛光产品焊接成型后，必须对焊口进行打磨抛光，使之表面平整，光洁。打磨、抛光零件时，要注意循序渐进，不要用力过猛或在一个地方停留太久，以免局部过热而使工件退火变色，损伤工件表面质量。6.半成品管理半成品成型后，暂时不组装的，应分类妥善保管，轻拿轻放，严禁抛掷，以免变形而影响产品质量。半成品必须分类按顺序码放，方便起用。五、半成品的表面处理1.去污除油去污除油采用K—12型常温脱脂剂。除脂剂的盛器可采用普通Ａ3钢板制造。把半成品放入盛有脱脂剂的容器中浸泡2－5分钟，略加搅动，然后捞起放入清水池中漂洗干净。2.酸洗除锈生锈后的工件必须除锈酸洗除锈采用工业盐酸（HCL）。盛装盐酸用的容器酸洗槽需用聚氯乙烯板等耐酸材料制造。把除油洗净后的工件徐徐放入配制好的盐酸溶液中，浸泡5到10分钟，除尽表面锈斑，然后放入清水中漂洗。3.磷化钢板件的磷化采用K—41型常温快速磷化液。磷化液的容器磷化槽宜用聚氯乙烯板等耐酸材料制造。将漂洗干净的工件放入盛有足够磷化液中浸泡7到10分钟，待工件金属表面形成一层磷化膜即可；清水漂洗后晒干或烘干。4.喷塑喷塑原料，采用聚酯树脂等粉末涂料。将磷化好的干燥工件，用铁钩挂于粉末收集装置罩口前端喷涂设备的阴极上，用喷枪向工件表面均匀喷涂相关聚酯粉末直到符合工艺要求为止。5.烘烤零件喷涂工序完成后，应将工件轻轻悬挂于烘烤车架上或置于烘烤盘上。将装满待烤零件的烘烤车缓缓推入烘烤房内，关闭好烤房门。然后，升温、烘烤。烘烤时，温度控制在180℃～185℃之间高温保持，时间为20～22分钟。第五节五金各类耗材生产方案一、电线电缆的制造工艺电线电缆是以长度为基本计量单位，所有电线电缆都是从导体加工开始，在导体的外围一层一层地加上绝缘、屏蔽、成缆、护层等而制成电线电缆产品。产品结构越复杂，叠加的层次就越多。（一）电线电缆产品制造的工艺特性：1.大长度连续叠加组合生产方式大长度连续叠加组合生产方式，对电线电缆生产的影响是全局性和控制性的，这涉及和影响到：（1）生产工艺流程和设备布置生产车间的各种设备必须按产品要求的工艺流程合理排放，使各阶段的半成品，顺次流转。设备配置要考虑生产效率不同而进行生产能力的平衡，有的设备可能必须配置两台或多台，才能使生产线的生产能力得以平衡。从而设备的合理选配组合和生产场地的布置，必须根据产品和生产量来平衡综合考虑。（2）生产组织管理生产组织管理必须科学合理、周密准确、严格细致，操作者必须一丝不苟地按工艺要求执行，任何一个环节出现问题，都会影响工艺流程的通畅，影响产品的质量和交货。特别是多芯电缆，某一个线对或基本单元长度短了，或者质量出现问题，则整根电缆就会长度不够，造成报废。反之，如果某个单元长度过长，则必须锯去造成浪费。（3）质量管理大长度连续叠加组合的生产方式，使生产过程中任何一个环节、瞬时发生一点问题，就会影响整根电缆质量。质量缺陷越是发生在内层，而且没有及时发现终止生产，那么造成的损失就越大。因为电线电缆的生产不同于组装式的产品，可以拆开重装及更换零件；电线电缆的任一部件或工艺过程的质量问题，对这根电缆几乎是无法挽回和弥补的。事后的处理都是十分消极的，不是锯断就是降级处理，要么报废整条电缆。它无法拆开重装。电线电缆的质量管理，必须贯穿整个生产过程。质量管理检查部门要对整个生产过程巡回检查、操作人自检、上下工序互检，这是保证产品质量，提