PWM開關電源設計步驟(PWM開關電源)
我們上次講了線性電源的工作原理,主要就是讓晶體管工作在線性模式下,而PWM開關電源是讓功率晶體管工作在導通和關斷狀態;在導通時,晶體管上的電壓低,電流大;關斷時,晶體上的電壓大,電流小;而電壓和電流的乘機就是我們平常說的功率晶體管所產生的損耗。
和線性電源相比較,開關電源是通過將輸入的直流電壓斬成相同幅值的脈沖電壓來實現的。脈沖的占空比是通過開關管進行控制調節的;如果我們想要得到多組輸出,那我們可以通過增加變壓器二次繞組的線圈組數來實現這一功能。
開關電源有三種主要的工作方式:降壓式變換、升壓式變換和升降壓變換,這幾類模式我們之間有專門章節講過,這里就略過,如果遺忘的朋友可以去翻之前的文章。
我們在設計一個PWM開關電源時,第一步就是要組織出設計思路,我一般喜歡將步驟畫在紙張上,這樣比較直觀。
因為開關電源相對于線性電源來說會復雜,因此我們通常將它分解成多個基本模塊進行設計;然后根據功能圖的步驟進行設計。
現在把我通常的設計思路分享出來,有需要的可以進行借鑒或者完善。
首先拿到客戶需求的設計指標,再根據客戶的需求選擇一種開關電源的拓撲結構,我自己的方案是小于200W的一律使用單端反激式,200W到500W的使用單端正激式,500W以上的用推挽和半橋,1000W以上的采用半橋或者全橋式。接下來是確定半導體器件的型號,通過計算尋找合適的半導體器件;然后設計變壓器,選取變壓器的磁芯材料,磁芯結構,變壓器銅線寬度計算,變壓器匝數計算等等。
解決了變壓器的問題,接下來就要設計輸出線路和選擇整流器和濾波電容,接下來才設計驅動電路,選擇控制芯片IC和設計基本功能。
設計完這些,接下來設計電壓反饋線路和啟動電路。
設計完這些基本電源的功能就齊全了,接下來我們就要設計保護線路,為了是保證電源能正常工作。
然后后面考慮的就是電源的高層設計,有些電源有使用MCU的,還要設計接口電路和功能。
緊接著就是設計散熱器和考慮電源的熱轉移方向。
完成這些,電源的理論就完成了,接下來就要考慮電源PCB布置和形狀結構;用畫圖軟件進行繪制后,交付PCB廠家進行打板試樣,焊接元器件后測試實際電源和設計理論之間的差異。。
比對實際電源進行優化原理圖,而后進行EMI/RFI測試;測試OK符合安規標準后就可安排進行小批量試生產。