鉅大LARGE | 點擊量：783次 | 2019年12月27日
開關電源設計及過程概述
一、概論
開關電源是利用現代電力電子技術，控制開關管開通和關斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關電源一般由脈沖寬度調制(PWM)控制IC和MOSFET構成。開關電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上，反而高于開關電源，這一點稱為成本反轉點。隨著電力電子技術的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關電源技術也在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉點日益向低輸出電力端移動，這為開關電源提供了廣闊的發(fā)展空間
電源有如人體的心臟，是所有電設備的動力。但電源卻不像心臟那樣形式單一。因為，標志電源特性的參數有功率、電源、頻率、噪聲及帶載時參數的變化等等；在同一參數要求下，又有體積、重量、形態(tài)、效率、可靠性等指標，人可按此去"塑造"和完美電源，因此電源的形式是極多的。
隨著電力電子技術的高速發(fā)展，電力電子設備與人們的工作、生活的關系日益密切，而電子設備都離不開可靠的電源，進入80年代計算機電源全面實現了開關電源化，率先完成計算機的電源換代，進入90年**關電源相繼進入各種電子、電器設備領域，程控交換機、通訊、電子檢測設備電源、控制設備電源等都已廣泛地使用了開關電源，更促進了開關電源技術的迅速發(fā)展。開關電源是利用現代電力電子技術，控制開關晶體管開通和關斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關電源一般由脈沖寬度調制(PWM)控制IC和MOSFET構成。開關電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上，反而高于開關電源，這一成本反轉點。隨著電力電子技術的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關電源技術在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉點日益向低輸出電力端移動，這為開關電源提供了廣泛的發(fā)展空間。
一般電力要經過轉換才能符合使用的需要。轉換的例子有：交流轉換成直流，高電壓變成低電壓，大功率中取小功率等等。
開關電源的工作原理是：
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
1.交流電源輸入經整流濾波成直流；
2.通過高頻PWM(脈沖寬度調制)信號控制開關管，將那個直流加到開關變壓器初級上；
3.開關變壓器次級感應出高頻電壓，經整流濾波供給負載；
4.輸出部分通過一定的電路反饋給控制電路，控制PWM占空比，以達到穩(wěn)定輸出的目的。
開關電源設計全過程
1目的
希望以簡短的篇幅，將公司目前設計的流程做介紹，若有介紹不當之處，請不吝指教。
2設計步驟：
2.1繪線路圖、PCBLayout.
2.2變壓器計算。
2.3零件選用。
2.4設計驗證。
3設計流程介紹(以DA-14B33為例)：
3.1線路圖、PCBLayout請參考資識庫中說明。
3.2變壓器計算：
變壓器是整個電源供應器的重要核心，所以變壓器的計算及驗證是很重要的，以下即就DA-14B33變壓器做介紹。
3.2.1決定變壓器的材質及尺寸：
依據變壓器計算公式
B(max)=鐵心飽合的磁通密度(Gauss)
Lp=一次側電感值(uH)
Ip=一次側峰值電流(A)
Np=一次側(主線圈)圈數
Ae=鐵心截面積(cm2)
B(max)依鐵心的材質及本身的溫度來決定，以TDKFerriteCorePC40為例，100℃時的B(max)為3900Gauss，設計時應考慮零件誤差，所以一般取3000~3500Gauss之間，若所設計的power為Adapter(有外殼)則應取3000Gauss左右，以避免鐵心因高溫而飽合，一般而言鐵心的尺寸越大，Ae越高，所以可以做較大瓦數的Power.
3.2.2決定一次側濾波電容：
濾波電容的決定，可以決定電容器上的Vin(min)，濾波電容越大，Vin(win)越高，可以做較大瓦數的Power，但相對價格亦較高。
3.2.3決定變壓器線徑及線數：
當變壓器決定後，變壓器的Bobbin即可決定，依據Bobbin的槽寬，可決定變壓器的線徑及線數，亦可計算出線徑的電流密度，電流密度一般以6A/mm2為參考，電流密度對變壓器的設計而言，只能當做參考值，最終應以溫昇記錄為準。
