鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2020年05月18日
資深工程師教你如何一步步設計隔離式開關電源
開關電源設計的第一步就是看規格,具體的很多人都有接觸過;也可以提出來供大家參考,今天網友舉例來說明,例如:設計一款寬范圍輸入的,12V2A的常規隔離開關電源。
1.首先確定功率
根據具體要求來選擇相應的拓撲結構;這樣的一個開關電源多選擇反激式(flyback)基本上可以滿足要求備注一個,我們選擇相關經驗公式來計算,有要分析的,可以拿出來再討論。
2.選擇相應的pWMIC和MOS
當我們確定用flyback拓撲進行設計以后,我們要選擇相應的pWMIC和MOS來進行初步的電路原理圖設計(sch)無論是選擇采用分立式的還是集成的都可以自己考慮。對里面的計算我還會進行分解。
分立式:pWMIC與MOS是分開的,這種優點是功率可以自由搭配,缺點是設計和調試的周期會變長(僅從設計角度來說)。
集成式:就是將pWMIC與MOS集成在一個封裝里,省去設計者很多的計算和調試分步,適合于剛入門或快速開發的環境。
3.參考datasheet,畫原理圖
確定所選擇的芯片以后,開始做原理圖(sch),在這里我選用STVIper53DIp(集成了MOS)進行設計,原因為何(因為我們是銷售這一顆芯片的)設計之前最好都先看一下相應的datasheet,自己確認一下簡單的參數
無論是選用pI的集成,或384x或OBLD等分立的都要參考一下datasheet一般datasheet里都會附有簡單的電路原理圖,這些原理圖是我們的設計依據。當我們將原理圖完成以后,要確定相應的參數才能進入下一步pCBLayout,當然不同的公司不同的流程,我們要遵守相應的流程,養成一個良好的設計習慣,這一步可能會有初步評估,原理圖確認,等等,簽核完畢后就可以進行計算了。
圖1開關電源原理圖
圖2開關電源設計內部框圖當然針對UC384X等要啟動電阻的芯片來說,計算啟動電阻阻值的話,可以這樣Rstart=(Vin(min)-Vdd)/Istart
Rstart:啟動電阻
Vin(min):輸入最低直流電壓
Vdd:芯片的供電電壓
Istart:芯片的啟動電流
4.確定開關頻率,選擇磁芯確定變壓器
這里確定芯片工作頻率為70KHz,芯片的頻率可以通過外部的RC來設定,工作頻率就等于開關頻率,這個外設的功能有利于我們更好的設計開關電源,也可以采取外同步功能。與UC384X功能相近變壓器磁芯為EER28/28L。一般AC2DC的變換器,工作頻率不宜設超過100kHz,重要是開關電源的頻率過高以后,不利于系統的穩定性,更不利于EMC的通過性。頻率太高,相應的di/dtdv/dt都會新增,除pI132kHz的工作頻率之外,大家可以多參考其它家的芯片,就會總結自己的相關經驗出來。關于磁芯的選擇,是在開關頻率和功率的基礎,更多的是相關經驗選取。當然計算的話,你要得到更多的磁芯參數,包括磁材,居里溫度,頻率特性等等,這個是要慢慢建立的20W~40W范圍內EE25EER25EER28EFD25EFD30等均都可以。
5.設計變壓器進行計算
通過已經參數進行各種參數計算,獲得匝數和電感量。最重要的一步原邊電感量已經求出,關于漏感及氣隙,我不建議各位再去計算和驗證。
6.布線要注意的問題
在布局與布板方面,要注意以下一些問題。
1)RCD吸收部分與變壓器形成的環面積盡量小;這樣可以減小相應的輻射和傳導
2)地線盡量的短和寬大,保證相應的零電平有利于基準的穩定;同時VIpER53DIp這顆DIp-8的芯片散熱的重要通道
3)在di/dtdv/dt變化比較大的地方,盡量減小環路和加寬走線,降低不必要的電感特性
7.調試過程
在這一步,基本上算是設計完成,后面就是焊板調試的過程了。
8.總結
其實開關電源入門很簡單,最好的入門是選用單片的,畢竟省去了啟動電阻,電流檢測電阻,MOS及驅動,保護電路等各種不確定因素的問題。等你真正入門了,積累一定的相關經驗,再采用分立的結構進行設計就簡單多了,凡事先易后難才有進步。