資深工程師教你如何一步步設計隔離式開(kāi)關(guān)電源

開(kāi)關(guān)電源設計的第一步就是看規格，具體的很多人都有接觸過(guò)；也可以提出來(lái)供大家參考，今天網(wǎng)友舉例來(lái)說(shuō)明，例如：設計一款寬范圍輸入的，12V2A的常規隔離開(kāi)關(guān)電源。

1.首先確定功率

根據具體要求來(lái)選擇相應的拓撲結構;這樣的一個(gè)開(kāi)關(guān)電源多選擇反激式(flyback) 基本上可以滿(mǎn)足要求備注一個(gè)，我們選擇經(jīng)驗公式來(lái)計算，有需要分析的，可以拿出來(lái)再討論。

2.選擇相應的PWM IC 和 MOS

當我們確定用 flyback 拓撲進(jìn)行設計以后，我們需要選擇相應的PWM IC 和 MOS 來(lái)進(jìn)行初步的電路原理圖設計(sch)無(wú)論是選擇采用分立式的還是集成的都可以自己考慮。對里面的計算我還會(huì )進(jìn)行分解。

分立式：PWM IC 與 MOS 是分開(kāi)的，這種優(yōu)點(diǎn)是功率可以自由搭配，缺點(diǎn)是設計和調試的周期會(huì )變長(cháng)(僅從設計角度來(lái)說(shuō))。

集成式：就是將 PWM IC 與 MOS 集成在一個(gè)封裝里，省去設計者很多的計算和調試分步，適合于剛入門(mén)或快速開(kāi)發(fā)的環(huán)境。

3.參考datasheet，畫(huà)原理圖

確定所選擇的芯片以后，開(kāi)始做原理圖(sch)，在這里我選用 ST VIPer53DIP(集成了MOS) 進(jìn)行設計，原因為何(因為我們是銷(xiāo)售這一顆芯片的)設計之前最好都先看一下相應的 datasheet，自己確認一下簡(jiǎn)單的參數

無(wú)論是選用 PI 的集成，或384x 或 OB LD 等分立的都需要參考一下 datasheet一般 datasheet 里都會(huì )附有簡(jiǎn)單的電路原理圖，這些原理圖是我們的設計依據。當我們將原理圖完成以后，需要確定相應的參數才能進(jìn)入下一步 PCB Layout，當然不同的公司不同的流程，我們需要遵守相應的流程，養成一個(gè)良好的設計習慣，這一步可能會(huì )有初步評估，原理圖確認，等等，簽核完畢后就可以進(jìn)行計算了。

圖2 開(kāi)關(guān)電源設計內部框圖當然針對 UC384X 等需要啟動(dòng)電阻的芯片來(lái)說(shuō)，計算啟動(dòng)電阻阻值的話(huà)，可以這樣Rstart = (Vin(min) - Vdd ) / Istart

Rstart: 啟動(dòng)電阻

Vin(min): 輸入最低直流電壓

Vdd: 芯片的供電電壓

Istart: 芯片的啟動(dòng)電流

4.確定開(kāi)關(guān)頻率，選擇磁芯確定變壓器

這里確定芯片工作頻率為 70KHz，芯片的頻率可以通過(guò)外部的 RC 來(lái)設定，工作頻率就等于開(kāi)關(guān)頻率，這個(gè)外設的功能有利于我們更好的設計開(kāi)關(guān)電源，也可以采取外同步功能。與 UC384X 功能相近變壓器磁芯為EER28/28L。一般 AC2DC 的變換器，工作頻率不宜設超過(guò) 100kHz，主要是開(kāi)關(guān)電源的頻率過(guò)高以后，不利于系統的穩定性，更不利于 EMC 的通過(guò)性。頻率太高，相應的 di/dt dv/dt 都會(huì )增加，除 PI 132kHz 的工作頻率之外，大家可以多參考其它家的芯片，就會(huì )總結自己的經(jīng)驗出來(lái)。對于磁芯的選擇，是在開(kāi)關(guān)頻率和功率的基礎，更多的是經(jīng)驗選取。當然計算的話(huà)，你需要得到更多的磁芯參數，包括磁材，居里溫度，頻率特性等等，這個(gè)是需要慢慢建立的20W ~ 40W 范圍內 EE25 EER25 EER28 EFD25 EFD30 等均都可以。

5.設計變壓器進(jìn)行計算

通過(guò)已經(jīng)參數進(jìn)行各種參數計算，獲得匝數和電感量。最重要的一步原邊電感量已經(jīng)求出，對于漏感及氣隙，我不建議各位再去計算和驗證。

6.布線(xiàn)需要注意的問(wèn)題

在布局與布板方面，需要注意以下一些問(wèn)題。

1) RCD 吸收部分與變壓器形成的環(huán)面積盡量小;這樣可以減小相應的輻射和傳導