最新開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)步驟

1、開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)步驟【開(kāi)篇】針對(duì)開(kāi)關(guān)電源很多人覺(jué)得難，主要是理論與實(shí)踐相結(jié)合；萬(wàn)事開(kāi)頭難，我在這里只能算拋磚引玉，慢慢講解如何設(shè)計(jì)，有任何技術(shù)問(wèn)題可以隨時(shí)打斷，我將盡力來(lái)進(jìn)行解答。設(shè)計(jì)一款開(kāi)關(guān)電源并不難，難就難在做精；我也不是一個(gè)很精熟的 HYPERLINK / t _blank 工程師，只能算一個(gè)領(lǐng)路人。希望大家喜歡大家一起努力!【第一步】開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)的第一步就是看規(guī)格，具體的很多人都有接觸過(guò)；也可以提出來(lái)供大家參考，我?guī)椭治?。我只帶大家設(shè)計(jì)一款寬范圍輸入的， 12V2A 的常規(guī)隔離開(kāi)關(guān)電源1. 首先確定功率，根據(jù)具體要求來(lái)選擇相應(yīng)的拓?fù)?HYPERLINK /forum-10-1.html

2、 t _blank 結(jié)構(gòu)；這樣的一個(gè)開(kāi)關(guān)電源多項(xiàng)選擇擇反激式(flyback) 根本上可以滿足要求備注一個(gè)，在這里我會(huì)更多的選擇是經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算，有需要分析的，可以拿出來(lái)再討論【第二步】2.當(dāng)我們確定用 flyback 拓?fù)溥M(jìn)行設(shè)計(jì)以后，我們需要選擇相應(yīng)的PWM IC 和 MOS 來(lái)進(jìn)行初步的電路原理圖設(shè)計(jì)(sch)無(wú)論是選擇采用分立式的還是集成的都可以自己考慮。對(duì)里面的計(jì)算我還會(huì)進(jìn)行分解分立式：PWM IC 與 MOS 是分開(kāi)的，這種優(yōu)點(diǎn)是功率可以自由搭配，缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)和調(diào)試的周期會(huì)變長(zhǎng)僅從設(shè)計(jì)角度來(lái)說(shuō)集成式：就是將 PWM IC 與 MOS 集成在一個(gè)封裝里，省去設(shè)計(jì)者很多的計(jì)算和調(diào)試分步，

3、適合于剛?cè)腴T(mén)或快速開(kāi)發(fā)的環(huán)境集成式，多是指 PWM controller 和 power switch 集成在一起的芯片不限定于是 PSR 還是 SSR【第三步】3. 確定所選擇的芯片以后，開(kāi)始做原理圖(sch)，在這里我選用 ST VIPer53DIP(集成了MOS) 進(jìn)行設(shè)計(jì)，原因?yàn)楹?因?yàn)槲覀兪卿N售這一顆芯片的)？設(shè)計(jì)之前最好都先看一下相應(yīng)的 datasheet，自己確認(rèn)一下簡(jiǎn)單的參數(shù)無(wú)論是選用 PI 的集成，或384x 或 OB LD 等分立的都需要參考一下 datasheet一般 datasheet 里都會(huì)附有簡(jiǎn)單的電路原理圖，這些原理圖是我們的設(shè)計(jì)依據(jù)【第四步】4. 當(dāng)我們將原理圖

4、完成以后，需要確定相應(yīng)的參數(shù)才能進(jìn)入下一步 PCB Layout當(dāng)然不同的 HYPERLINK / t _blank 公司不同的流程，我們需要遵守相應(yīng)的流程，養(yǎng)成一個(gè)良好的設(shè)計(jì)習(xí)慣，這一步可能會(huì)有初步評(píng)估，原理圖確認(rèn)，等等，簽核完畢后就可以進(jìn)行計(jì)算一般有芯片廠家提供相關(guān)資料【第五步】5. 確定開(kāi)關(guān)頻率，選擇磁芯確定變壓器芯片的頻率可以通過(guò)外部的 RC 來(lái)設(shè)定，工作頻率就等于開(kāi)關(guān)頻率，這個(gè)外設(shè)的功能有利于我們更好的設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源，也可以采取外同步功能。一般 AC2DC 的變換器，工作頻率不宜設(shè)超過(guò) 100kHz，主要是開(kāi)關(guān)電源的頻率過(guò)高以后，不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定性，更不利于 EMC 的通過(guò)性頻率太高，

5、相應(yīng)的 di/dt dv/dt 都會(huì)增加，除 PI 132kHz 的工作頻率之外，大家可以多參考其它家的芯片，就會(huì)總結(jié)自己的經(jīng)驗(yàn)出來(lái)對(duì)于磁芯的選擇，是在開(kāi)關(guān)頻率和功率的根底，更多的是經(jīng)驗(yàn)選取。當(dāng)然計(jì)算的話，你需要得到更多的磁芯參數(shù)，包括磁材，居里溫度，頻率特性等等，這個(gè)是需要慢慢建立的20W 40W 范圍內(nèi) EE25 EER25 EER28 HYPERLINK /forum-49-1.html t _blank EFD25 EFD30 等均都可以【第六步】6. 設(shè)計(jì)變壓器進(jìn)行計(jì)算輸入 input: 85265Vac輸出 output: 12V 2A開(kāi)關(guān)頻率 Fsw: 70kHz磁芯 core:

6、 EER28/28L磁芯參數(shù)：Ae 82mm2以上均是參數(shù)，我們還需要設(shè)定一些參數(shù)，就可以進(jìn)入下一步計(jì)算設(shè)定參數(shù)：效率 = 80%最大占空比：Dmax = 0.45磁感應(yīng)強(qiáng)度變化：B= 0.2有了這些參數(shù)以后，我們就可以計(jì)算得到匝數(shù)和電感量2計(jì)算變壓器初級(jí)匝數(shù)Np = Vin(min)*Ton/(B Ae) = 120Vdc * 6.43us/(0.2 * 82mm2) = 47 T這里的數(shù)是一定要取整的，而且是進(jìn)位取整，我們變壓器不可能只繞半圈或其它非整數(shù)圈3計(jì)算變壓器 12V 主輸出的匝數(shù)輸出電壓(Vo): 12 Vdc整流管壓降(Vd): 0.7 Vdc繞組壓降(Vs): 0.5 Vdc

7、原邊匝伏比(K) = Vi_min / Np= 120 Vdc / 47 T = 2.55輸出匝數(shù)(Ns) = (輸出電壓(Vo) + 整流管壓降(Vd) + 繞組壓降(Vs) / 原邊匝伏比(K)= (12 Vdc + 0.7Vdc + 0.5Vdc) / 2.55 = 6 T (已取整)4計(jì)算變壓器輔助繞組(aux turning)輸出的匝數(shù)計(jì)算方法與12V主繞組輸出一樣因?yàn)?ST VIPer53DIP 副邊反應(yīng)需低于 14.5 Vdc，應(yīng)選取 12 Vdc 作為輔助電壓；Na = 6 T到這一步，我們根本上就得出了變壓器的主要參數(shù)原邊繞組：47T 原邊電感量：0.77mH 漏感 3 輔助

8、： 6 - 5 輸出：7，8，9 - 10，11，12對(duì)于輸出的腳位，我們可以用兩個(gè)，或者全用上，看各位自己的選擇從原理圖及 PCB 圖上，1，6，7，8，9 為同名端，自己繞制時(shí)，起線需從這幾個(gè)腳位起，同方向繞制變壓器正式定義：1 - 2 : 0.25 x 1 x 24T7 - 10 : 0.50 x 2 x 6T8 - 11 : 0.50 x 2 x 6T9 - 12 : 0.50 x 2 x 6T2 - 3 : 0.25 x 1 x 23T6 - 5 : 0.25 x 1 x 6T2,4 并剪腳看不懂L1-3 : 0.77mH 0.25V1kHz 漏感低于 5% 磁材：PC40 或等同材

9、質(zhì)高壓：原邊vs副邊 ：3750Vac1mA 1min 無(wú)擊穿無(wú)飛弧副邊vs磁芯 ：1500Vac1mA 1min 無(wú)擊穿無(wú)飛弧阻抗：原邊vs副邊/繞組vs磁芯 ：500Vdc 阻抗100M備注：這里采用三文治繞法，目的是為了降低漏感輸出所有腳位全用上，目的是不浪費(fèi)，同時(shí)降低輸出繞組的內(nèi)部阻抗可以將 PCB 和變壓器發(fā)出去打樣了， 剩下就是確定更多的參數(shù)并備料【第十步】10. 調(diào)試過(guò)程到以上局部，根本上一個(gè)電源算是設(shè)計(jì)完成，后面的就是焊板調(diào)試過(guò)程調(diào)試所需要的簡(jiǎn)單設(shè)備必需的：調(diào)壓器，示波器，萬(wàn)用表輔助設(shè)備：功率計(jì)，LCR電橋，電子負(fù)載焊完板以后，進(jìn)行靜態(tài)檢查，如果有 LCR 電橋的話，可以先測(cè)一

10、下變壓器同名端，電感量等參數(shù)以后再焊接靜態(tài)檢查，主要看有沒(méi)有虛焊，連錫等【第十一部】10. 調(diào)試過(guò)程(續(xù)1)靜態(tài)測(cè)試以后，可以用萬(wàn)用表測(cè)一下輸入，輸出是否處于短路狀態(tài)剩下就可以進(jìn)行加電測(cè)試了開(kāi)關(guān)電源的AC輸入 接入調(diào)壓器，或者 AC輸入 接入功率計(jì)再接至調(diào)壓器調(diào)壓器處于 0Vac示波器 接在 ST VIPER53DIP 的 D S 兩端 或 初級(jí)繞組兩端亦可，交流耦合萬(wàn)用表電壓檔測(cè)輸出，并空載接通調(diào)壓器電源，開(kāi)始升壓，不需要快速，同時(shí)觀看示波器從 0Vac 開(kāi)始升，會(huì)看到示波器上波形會(huì)有浮動(dòng)改成直流耦合會(huì)很清楚看到電壓在上升當(dāng)調(diào)壓器的電壓 至 4060Vac 區(qū)間時(shí)，如果示波器波形還沒(méi)有變化的話，退回 0Vac，重新檢查電源板一般空載狀態(tài)，在 4060Vac 區(qū)間時(shí)，開(kāi)關(guān)電源會(huì)開(kāi)始工作，ST VIPER53DIP 也會(huì)