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初学者学习和研发开关电源的方式(实例技术和方案分析)

2016-1-7 16:54:12 24260 开关电源

1 楼主在网上看了一篇帖子觉得非常好，想给大家分享一下。让开关电源的初学者能有个学习的方向。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。画了好几晚上原理图，这一款驱动IC采用的是通嘉的5530，(另两款驱动IC采用的是ST的UC3842 UC3842中文版.pdf (1.67 MB, 下载次数: 1180 ) ),此款IC特点如下（分析IC的特殊功能，就是为了让我们在设计中能够发现很多意想不到的特点，可以为我们的设计和方案的快速决定节约很多时间。很多初学者们在设计电源时常常忽略对IC的解读，以至于在设计完成时也不知道IC都有哪些特别的功能，也说不出IC的应用技巧，使设计出的电源出现很多明明可以避免的问题，所以帖子的开始我从解读IC的功能开始）：解释分析 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。 Internal Slope Compensation---------------内部斜坡补偿，此功能相当重要，有了此功能在设计变压器时，占空比可以大于0.5，这样变压器可以在瞬态拉较大的载。（没有它的话，如果占空比超过50%，电感电流的上升时间就大于整个周期的50%，那么电流下降时间就小于一个周期的50%’。在较短的时间内，电流还没有来得及回到静态初始值，下一个周期接着又开始了。下一个周期的初始电流变大了。在接下来的这个周期里，电感电流很快就上升到参考点，使导通时间变短，占空比变得更窄；和上一个周期相比，这个周期的占空比减小到50%以内。但是这样又导致关断时间太长，下一个周期电流的初始值太小，又使得占空比再一次超过50%。如此循环，电流以间隔一个周期过大和过小的方式出现振荡。斜坡补偿基本上是在电流上迭加一个固定斜坡的信号。由于所迭加的斜坡是一个固定值，电流闭环的影响可以得到较好抑制。） OVP (Over Voltage Protection) onVcc Pin-------------这个功能有了更好，就不说。 Adjustment OVP(Over Voltage Protection) on CS Pin-----------有了这个功能就可以在初级做过压保护了，可以方便控制节约成本。但是一定要调好，不要和下面的OCP有冲突。 Adjustment OCP(Over Current Protection) on CS Pin------------可以做过流保护，一般都有。 OTP (Over Temperature Protection)through a NTC-----------过温保护，有则更好。 OLP (Over Load Protection)---------这个可以理解为过功率保护，是在反馈脚做的保护，一定要好好看看手册，设计时注意不要和过压保护冲突了，如果过流点偏低，在做过压保护时可能会先触发OLP。 250/-500mA Driving Capability---------------看此驱动能力，足以。开关电源入门基本知识.pdf (1.64 MB, 下载次数: 872 ) 如果是在校大学生以及刚入门的初学者，我建议在看帖子前，先把以上两个文档（这两个文档算是我初学电源时，接触的最早，看的次数最多的资料了）下载下来，看一看，弄懂里面的知识点。他们都是学习开关电源的基础知识，希望对大家特别是爱好开关电源的初学者们提供最大的帮助。还有一份资料会在回复里附上，文本里上传不了，不知道是什么问题，希望大家多多支持。 40
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刘佳文 · 2016-1-10 09:16:49 22^# 好帖子谢谢分享

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Zzpeng · 2016-1-10 12:28:31 23^# 马克下先，收藏了，感谢楼主分享！积极参与学习

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汪先生 · 2016-1-10 16:19:47 24^# 真的感谢非常好好好的

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nyehe · 2016-1-11 00:45:04 25^# {:1:}

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VVX · 2016-1-11 09:00:47 26^# 哈哈哈哈哈哈和哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈

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陆桂全 · 2016-1-11 10:52:13 27^# 谢谢分享，下来看看

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王明来 · 2016-1-11 11:39:50 28^# 拿摩观世音菩萨，谢谢楼主分享。

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剑寒九州 · 2016-1-11 18:11:05 29^# 谢谢楼主分享很实用

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wenzhou · 2016-1-11 22:21:20 30^# 支持一下，才开始学习。。。。。

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dfing · 2016-1-12 10:20:08 31^# 谢谢楼主分享

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464460630 · 2016-1-12 15:05:50 32^# 谢谢楼主，学习去

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464460630 · 2016-1-12 15:08:59 33^# 真的很有用，谢谢

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冷松 · 2016-1-12 16:01:31 34^# 学习了。谢谢！

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头像被屏蔽 · 2016-1-12 20:27:11 35^# 提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

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2425139914 · 2016-1-12 20:37:10 36^# 学习了！！！！！！！！！

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229622711 · 2016-1-13 08:34:29 37^# 回复求下载，想学习。

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mrplplplpl · 2016-1-13 09:02:04 38^# 谢谢楼主的好帖，学习了

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wolaile_zjt · 2016-1-13 10:49:55 39^# 确实不错，谢谢楼主的分享！

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苏杭 · 2016-1-13 13:02:56 40^# 确实不错，谢谢楼主的分享！

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小铭仔 · 2016-1-13 17:04:28 41^# 很不错的东西，谢谢

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