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开关电源学习路线,工程师收藏必备!

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Technology

开关电源学习路线,工程师收藏必备!

分类:
电源技术
作者:
广州市爱浦电子科技有限公司
来源:
原创
发布时间:
2022/02/28
浏览量

写在前面:

开关电源相对来说学习是比较难的,考虑的东西也是很多的。一般来说,电源部分的设计周期都是滞后其它模块电路开发的。因为电源是供电系统,要等其它电路供电电压确定后,才好进行设计。电源电路设计周期短,难度又不小,对电源开发工程师是一个不小的挑战。

一、该如何去学习?

学开关电源,首先你基础的电路知识要懂。模电数电、电磁场、变压器、电感、电容等等知识都要学个明白。这些基础知识都会了后,可以选基本适合自己开关电源书籍看看。了解下三大基础拓扑电路(BUCK/BOOST/BUCK-BOOST)和正反激式电路的原理(这些我的VXGZH:零是起源有讲,也可以去看看)。然后再初步深入学习开关电源其它部分的电路,最起码最后看到一张开关电源图要知道各个电路都是做什么的。最后要懂得如何画PCB,电源板一般都使用单面板,学会使用altium Designer就足够了,最好也学会用电源仿真软件saber仿真。
开关书籍推荐三本:1、开关电源设计入门与实例解析(重实例讲解,适合初学者)

2、精通开关电源设计 (重理论,对设计计算很有用)

3、开关电源设计指南 (对开发开关电源有指导性)

二、如何研发开关电源

要想更好更快地学会设计开关电源,最好的办法就是实践。一步步前进。最好是能进专门开发电源的公司,不仅能参加项目,还有前辈教。

1、下面先简单讲解一个开关电路的组成部分

开关电源大概有以下组成:

 

如下图反激式电路:

①>RCD 缓冲电路:用于钳制变压器漏感引起的功率开关管Drain级电压过高;

②>输出整流滤波电路: 整流AC=>DC输出;

③>光耦合反馈电路: 光耦合可以实现高电压的电磁隔离;

④>TL431电流反馈电路:输出电压调节反馈电路的一部分;

⑤>PWM斩波电路:通过调节占空比调节输出电压;

⑥>输入整流模块:220AC=>310DC;

⑦>输入保护/EMC防护回路:防止电路异常时对电路内损坏,恶劣环境下EMC考虑;

⑧>变压器:电压变换,能量转换。

 

2、讲讲flyback 类型SMPS 设计步骤

1>技术指标: 设计者被要求达到的电器性能,SIZE, EMC工作条件,价位;

2>黑箱计算:根据使用模式 计算峰值电流,功率等电源工作要素;

3>变压器设计: 根据功率和IC工作频率来设计变压器初级绕组,根据输出电压,输出组数量来设计次级绕组,并根据实际要素来衡量线规;(设计重点:变压器线圈漏感决定电源质量)

4>输出整流滤波:根据选用TOPO和输出电压,选用最经济的回路整流滤波.滤波电容挑选ESR小的,或多电容并联降低ESR,减少输出RIPPLE;

5>IC选用:根据输出功率选用IC, 目前我们用的一般工作在67KHz, 30W-100W输出一般选用STA系列;

6>控制器/驱动电路:目前IC集成控制/驱动系统,所以不需要单独设计;

7>输出反馈: 稳定输出,要考虑频率响应,一般用TL431建立电流反馈双环路,比使用三型反馈回路,设计相对简单,建立容易;(设计难点:反馈回路决定电源稳定度)

8>启动电路: IC VCC回路和系统各模块上电顺序设计;

9>保护电路:根据系统峰值电流,设计过流过压保护;

10>热分析和设计: 根据TOPO预计效率估算散热,以此估计KEY元件工作温度,判断是否需要安装散热片和散热片大小;(散热器大小关系到成本和PCB SIZE,如出现散热片过大情况,需要重新返回之前阶段,重新设计)

11>PCB LAYOUT:注意电路布局;(设计难点:PCB LAYOUT决定系统EMI和元件寿命)

①>SMPS布局一般分为4大MODE,输入环,功率开关环,输出整流环,输出环,四环之间要注意尽量隔离.

②>功率地和输出地隔离.

12>TEST:测试所有性能指标,并改善.并寻求CI的可能性;

13>EMI/RFI测试:EMI/RFI 必须符合出口国要求;

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