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隔离开关电源模块设计流程简介

2020-08-26

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首先确定功率

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选择相应的PWMICMOS来进行初步的电路原理图设计

当我们确定用反激式拓扑进行设计以后,我们需要选择相应的PWMICMOS来进行初步的电路原理图设计,可选择分立式或是集成式设计。分立式PWMICMOS是分开的,这种优点是功率可以自由搭配,缺点是设计和调试的周期会变长。集成式PWMICMOS集成在一个封装里,省去设计者很多的计算和调试分步,适合刚入门或快速开发的工程师。

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做原理图

确定所选择的芯片以后,开始做原理图。设计前最好都先看一下相应的datasheet,确认一下简单的参数。无论是选用PI的集成、384xOBLD等分立的设计,你都需要参考一下datasheet。一般datasheet里都会附有简单的电路原理图,这些原理图是我们的设计依据。

 

确定相应的参数

当我们将原理图完成以后,需要确定相应的参数才能进入下一步PCB Layout。当然不同的公司各有不同的流程,我们需要遵守相应的流程,养成一个良好的设计习惯。这一步可能会有初步评估、原理图确认,签核完毕后就可以进行计算了。

 

确定开关频率,选择磁芯确定变压器

芯片的频率可以通过外部的RC来设定,工作频率就等于开关频率,这个外设的功能有利于我们更好的设计开关电源,也可以采取外同步功能。一般ACDC电源模块,工作频率不宜设成超过100kHz,主要是开关电源的频率过高以后,不利于系统的稳定性,更不利于EMC的通过性。频率太高,相应的di/dtdv/dt都会增加。对于磁芯的选择,关键是在开关频率和功率的基础,更多的是经验选取。当然计算的话,你需要得到更多的磁芯参数,包括磁材、居里温度和频率特性等等。

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设计变压器进行计算

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输入输出电解电容计算:

这里按照上步计算的输入功率和输出电流,最终确定电解电容的规格,根据应用环境选取频率和阻抗,电容Cin理论选值越大,对后级越好,但从成本考虑却不会无限制选取大容量。 基本上到这里,PCB上需要外形确定的器件已经完成,即PCB封装完成,下一步就可通过原理图定义好器件封装。

 

PCB Layout

上面已经确定变压器、原理图以及电解电容,接下来都是标准件了。由sch生成网络表,在PCBfile里定义好板边然后加载相应的封装库以后,可以直接导入网络表,进行布局。

 

在布局与布板的RCD吸收部分与变压器形成的环面积应尽量小这样可以减小相应的辐射和传导。地线应尽量的短和宽大,保证相应的零电平有利于基准的稳定。在di/dtdv/dt变化比较大的地方,尽量减小环路和加宽走线,降低不必要的电感特性。

 

确定部分参数:

PCB Layout完成以后,就可以确定变压器的同名端,完整地定义变压器,并发出去打样或自己绕制。

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调试过程

完成了以上部分,基本上一个隔离开关电源模块算是设计完成,后面的就是焊板调试过程。调试所需要的简单设备调压器示波器万用表等,辅助设备功率计、LCR电桥和电子负载。焊完板以后,进行静态检查,如果有LCR电桥的话,可以先测一下变压器同名端电感量等参数以后再焊接。静态检查主要看有没有虚焊连锡等静态测试以后,可以用万用表测一下输入、输出是否处于短路状态,最后就可以进行加电测试了。