开关电源的设计步骤

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时间:2019-03-23

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1、【开篇】针对开关电源很多人觉得难,主要是理论与实践相结合;万事开头难,我在这里只能算抛砖引玉,慢慢讲解如何设汁,有任何技术问题可以随时打断,我将尽力来进行解答。设计一款开关电源并不难,难就难在做精;我也不是一个很精熟的工程师,只能算一个领路人。希望大家喜欢大家一起努力!!【第一步】开关电源设计的第一步就是看规格,具体的很多人都有接触过;也可以提出来供大家参考,我帮忙分析。我只带大家设计一款宽范围输入的,12V2A的常规隔离开关电源1•首先确定功率,根据具体耍求来选择相应的拓扑结拔;这样的一个开关电源多选择反激式(flyback)基本上可以满足要求备注一个

2、,在这里我会更多的选择是经验公式来计算,有需要分析的,可以拿出来再讨论【第二步】2•当我们确定用flyback拓扑进行设计以后,我们需耍选择相应的PWMIC和MOS来进行初步的电路原理图设计(sch)无论是选择采用分立式的还是集成的都可以口己考虑。对里面的计算我还会进行分解分立式:PWMIC与MOS是分开的,这种优点是功率可以自由搭配,缺点是设计和调试的周期会变长(仅从设计角度來说)集成式:就是将PWMIC与MOS集成在一个封装里,省去设计者很多的计算和调试分步,适合于刚入门或快速开发的环境集成式,多是指PWMcontroller和powerswitch

3、集成在一起的芯片不限定于是PSR还是SSR【第三步】3•确定所选择的芯片以后,开始做原理图(sch),在这里我选用STVIPer53DIP(集成了MOS)进行设计,原因为何(因为我们是销售这一颗芯片的)?设计之前最好都先看一下相应的datasheet,自己确认一下简单的参数无论是选用PI的集成,或384x或OBLD等分立的都需要参考一下datasheet一般datasheet里都会附有简单的电路原理图,这些原理图是我们的设计依据【第四步】4.当我们将原理图完成以后,需要确定相应的参数才能进入下一步PCBLayout当然不同的公司不同的流程,我们需要遵守相

4、应的流程,养成一个良好的设讣习惯,这一步可能会有初步评估,原理图确认,等等,签核完毕后就可以进行计算一般有芯片厂家提供相关资料【第五步】5•确定开关频率,选择磁芯确定变压器芯片的频率可以通过外部的RC來设定,工作频率就等于开关频率,这个外设的功能有利于我们更好的设计开关电源,也可以采取外同步功能。一般AC2DC的变换器,工作频率不宜设超过100kH乙主要是开关电源的频率过高以后,不利于系统的稳定性,更不利于EMC的通过性频率太高,相应的di/dtdv/dt都会增加,除PI132kHz的工作频率之外,大家可以多参考其它家的芯片,就会总结自己的经验出来对于磁

5、芯的选择,是在开关频率和功率的基础,更多的是经验选取。当然计算的话,你需要得到更多的磁芯参数,包括磁材,居里温度,频率特性等等,这个是需要慢慢建立的20Wz40W范圉内EE25EER25EER28EFD25EFD30等均都对以【第六步】6.设计变压器进行计算输入input:85~265Vac输出output:12V2A开关频率Fsw:70kHz磁芯core:EER28/28L磁芯参数:Ae82mm2以上均是己知参数,我们还需要设定一些参数,就可以进入下一步计算设定参数:效率口=80%最大占空比:Dmax=0.45磁感应强度变化:AB=0.2有了这些参数以

6、后,我们就可以计算得到匝数和电感量计算开始输出功率Po=12V*2A=24W输入功率Pin=Po/q=24W/0.8=30W输入最低电压Vin(min)=Vac(min)*sqr(2)=85Vac*1.414=120Vdc输入最高电压Vin(max)=Vac(max)*sqr(2)=265Vac*1.414=375Vdc输入平均电流lav=Pin/Vin(min)=30W/120Vdc=0.25A输入峰值电流Ipeak=4*lav=1A原边电感量Lp=Vin(min)*Dmax/(Ipeak*Fsw)=120Vdc*O.45/(1A*70K)=770uH

7、到此最重要的一步原边电感量己经求出,对于漏感及气隙,我不建议各位再去计算和验证漏感Lleakage<5%*Lp上面计算了变压器的电感量,现在我们还需要得到相应的匝数才可以完成整个变压器的工作1)计算导通时间Ton周期时间T=Ton+Toff=1/FswTon=T*DmaxFsw,Dmax都是已知量70kHz,0.45代入上式可得Ton=6.43us2)计算变压器初级匝数Np=Vin(min)*Ton/(ABxAe)=120Vdc*6.43us/(0.2*82mm2)=47T(这里的数是一定要取整的,而且是进位取整,我们变压器不对能只绕半圈或其它非整数圈)

8、3)计算变压器12V主输出的匝数输出电压(Vo):12Vdc整流管压降(Vd):

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