关于学习开关电源,大家都很清楚,要学好电路,模数电,自控,工程电磁场这些大学专业课,甚至还要看一些开关电源设计之类的专业书籍,如果能学好以上书籍,电路一类的基本知识就算了解了,但是要学好开关电源,单单有以上理论是不够的,还要深入实践,并且还要有一套行之有效的学习研发方式,也就是说拼命苦干是不会起很大作用的,最重要的是高效的方法。
下面我选择一款简单的电源设计方案,来谈一下怎样去思考,去分析,去设计;要注意什么,要学习那些,要总结那些,也就是“边练边学边讲解”这种思维吧。 现在要设计一款如下规格的开关电源:
1.输入电压范围(InputVoltage Range):90~264Vac (100-240Vac典型输入电压)
2.输入频率范围(InputFrequency Range ):47~63Hz (50-60Hz典型输入频率)
3.输出电压和电流(OutputVoltage and Current):+12V,2.5A
4.输出电压范围(Output Voltage Rating):+11.4V~+12.6V(±5%)
5.负载调整率(Output Voltage Load Regulation):5%
6. 线性调整率(Output Voltage Line Regulation):1%
7.Rippleand Noise:120mVPk to Pk
8.效率:83% (At typical voltage Full Load at least 10 minut)
9.平均效率:84.8% (Averageefficiency of 25%, 50%, 75% and 100% load at115Vac /60Hz and 230Vac/50Hz.)
10.待机功耗:0.3W (At typical voltage)
11.过流保护 (Over Current Protection):4Amax (1.2~1.5倍输出电流)
12.过压保护(Over Voltage Protection):18Vmax (1.2~1.5倍输出电压)
以上规格是一款电源最基本的电气特性(另外还有开机时间,保持时间,上升时间,过温保护等电气特性;Hi-pot, surge, EMI, ESD, EFT 等重要安规管控特性,这些特性我会在下面的设计中提到并作分析),设计之初首要要了解以上基本要求,通过规格找设计元素,这样才能慢慢拿出方案。
针对以上规格,我们主逐条分析解读并拿出设计方案,设计计算公式,原理图和实验测试结果。
实际情况下,客户会给我们提出如上所示的规格及要求,那么我们就要做得满足功能,又要廉价,如果拿出高成本的方案去做,肯定不赚钱。先看总功率是30W,输出电压也是常用的的12V,考虑到拓补结构,flyback再合适不过了,输出电流也不高,直接Schottky 整流(如果是大电流的话要用同步整流了),恒压电路用431加光耦 电压采样反馈就可以了,这样基本的架构就出来。为了方便讲解,我先把原理图贴出来了。
High-Voltage CMOS Process withExcellent ESD protection---------------具有很好的ESD保护功能,此性能的好坏可以决定工厂量产时产品的良品率,以及抗ESD干扰的等级。
Very Low Startup Current (<1μA)---------------非常低的启动电流,这一点可以反映出IC的功耗非常低,可以保证待机功耗可以做的比较低一点。
Current Mode Control--------------电流模式控制,此IC应用的峰值电流模式检测,它的优点是暂态闭环响应较快,对输入电压的变化和输出负载的变化的瞬态响应均快,控制环易于设计,输入电压的调整可与电压模式控制的输入电压前馈技术相妣美,简单自动的磁通平衡功能,瞬时峰值电流限流功能,固有的逐个脉冲限流功能,自动均流并联功能。。
Green Mode Control--------------可以理解为节能模式,相当于burst mode,在轻载情况下效率会比较高,缺点是如果在Green Mode的进入退出点设置不恰当,会使电源 有异音,纹波也可能不会太好,此时情况下,要保证变压器的设计恰当一点及工艺好一点,反馈也好调好。
LEB (Leading-Edge Blanking) on CS Pin---------前沿消隐,这是最常见最必须的功能,初学者可以好好看看研究一下是怎么回事,建议看看CS Pin的开机时电流瞬态波形就明白了。