初学者学习开关电源的方式(实例技术和方案分析)

1、初学者学习和研发开关电源的方式 (实例技术和方案分析 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

2、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:90264Vac (100-240Vac 典型输入电 压2. 输入频率范围 (InputFrequency Range :4763Hz (50-60Hz典型输入频 率 3. 输出电压和电流 (OutputVoltage and Current:+12V,2.5A4. 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 Volt

3、age Line Regulation:1%7.Rippleand Noise:120mVPk to Pk8. 效率:83% (At typical voltage Full Load at least 10 minut9. 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 voltage11. 过流保护 (Over Current Protection:4Amax (1.21.5倍输出电流 12. 过

4、压保护(Over Voltage Protection:18Vmax (1.21.5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,

5、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 , 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

6、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 始:解 释 分 析1. High-Voltage CMOS Process withExcellent ESDprotection-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。2. Very Low Startup Current (<1A-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

7、 一点。3. 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。 4. 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

8、计恰当一点及工艺好一点,反馈也好调好。5. 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。6. 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

9、,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。7. OVP (Over Voltage Protection onVcc Pin-这个功能有了 更好,就不说。8. Adjustmen

10、t 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。9. Adjustment OCP(Over Current Protection on CS Pin-可 以做过流保护,一般都有。10. OTP (Over Temperature Protectionthrough a NTC-过温保 护,有则更好。11. 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 。12. 250/-500mA