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[经验] 隔离开关电源模块的设计流程分享

2020-9-3 17:59:11  421 开关电源
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  开关电源有各种类型的电路,可以根据其不同特长而设计出能够满足不同应用场合的电源。下面我们给大家分享隔离开关电源模块设计流程。
  确定功率
  根据具体要求来选择相应的拓扑结构,如隔离开关电源模块一般选择反激式基本上可以满足要求。
  选择相应的PWMIC和MOS来进行初步的电路原理图设计
  当我们确定用反激式拓扑进行设计以后,我们需要选择相应的PWMIC和MOS来进行初步的电路原理图设计,可选择分立式或是集成式设计。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。集成式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,适合刚入门或快速开发的工程师。
  做原理图
  确定所选择的芯片以后,开始做原理图。设计前最好都先看一下相应的datasheet,确认一下简单的参数。无论是选用PI的集成、384x或OBLD等分立的设计,你都需要参考一下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。
  确定相应的参数
  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PCB Layout。当然不同的公司各有不同的流程,我们需要遵守相应的流程,养成一个良好的设计习惯。这一步可能会有初步评估、原理图确认,签核完毕后就可以进行计算了。
  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来设定,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ACDC电源模块,工作频率不宜设成超过100kHz,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。对于磁芯的选择,关键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、居里温度和频率特性等等。
  设计变压器进行计算
  我们根据输入/输出、开关频率和所选磁芯参数,同时设置好效率、最大占空比、磁感应强度变化等参数,就可以进入下一步计算,得出功率、平均及峰值电压电流、匝数和电感量。
  确认匝数以后,直接确定漆包线的粗细,不需要去进行复杂的计算。线径与常规电阻一样,都是有定值的,记住几种常用的定值线径就可以。再下一步需要确定输入输出的电容的大小,就可以进行布局和布板了。
  输入输出电解电容计算
  这里按照上步计算的输入功率和输出电流,最终确定电解电容的规格,根据应用环境选取频率和阻抗,电容Cin理论选值越大,对后级越好,但从成本考虑却不会无限制选取大容量。 基本上到这里,PCB上需要外形确定的器件已经完成,即PCB封装完成,下一步就可通过原理图定义好器件封装。
  PCB Layout
  上面已经确定变压器、原理图以及电解电容,接下来都是标准件了。由sch生成网络表,在PCBfile里定义好板边然后加载相应的封装库以后,可以直接导入网络表,进行布局。
  在布局与布板的RCD吸收部分与变压器形成的环面积应尽量小,这样可以减小相应的辐射和传导。地线应尽量的短和宽大,保证相应的零电平有利于基准的稳定。在di/dtdv/dt变化比较大的地方,尽量减小环路和加宽走线,降低不必要的电感特性。
  确定部分参数
  如PCB Layout完成以后,就可以确定变压器的同名端,完整地定义变压器,并发出去打样或自己绕制。
  调试过程
  完成了以上部分,基本上一个隔离开关电源模块算是设计完成,后面的就是焊板调试过程。调试所需要的简单设备有调压器、示波器、万用表等,辅助设备有功率计、LCR电桥和电子负载等。焊完板以后,进行静态检查,如果有LCR电桥的话,可以先测一下变压器同名端、电感量等参数以后再焊接。静态检查主要看有没有虚焊、连锡等,静态测试以后,可以用万用表测一下输入、输出是否处于短路状态,最后就可以进行加电测试了。

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王栋春 2020-9-3 18:01:36
再完善一下会更好
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npwjm 2020-9-4 08:57:15
谢谢楼主的分享
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npwjm 2020-9-4 08:57:38
谢谢楼主的分享
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npwjm 2020-9-4 08:57:40
谢谢楼主的分享
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lm12041204a 2020-9-4 11:18:22
感谢楼主分享
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