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2017.08.10 AC / DC
本篇以“採用AC / DC PWM方式的返馳式轉換器設計方法概要“為題,複習絕緣型返馳式轉換器的基本概念,以及說明了設計步驟,決定規格,選擇電源IC和實際設計電路,機板配線。最後再利用“彙整”做一下總整理。
開關電源電路基本上屬於類比電路,其設計原則不變。但開關包含開,關大電流的動作在內,因此設計時必須考量高頻諧波和EMI。
AC / DC转换器会使用到数百伏特的高电压,和感测器电路等不同,必须使用高耐压零件,因此设计者须具备绝缘和高耐压零件相关知识。
從絕緣電源的觀點來看,必須設計變壓器。雖然零件簡單不複雜,但不適合未有操作經驗的人員設計,是電源電路上基本且非常重要的零件。
決定零件常數時,會利用計算公式取得常數,或根據電路條件和過往經驗,決定大略的數值。可惜的是包含決定上限值的方法在內,根據經驗法則做出決定終非正確做法,仍應該重復設計,試作,評估後再決定各項常數。
无论如何,由于它属于类比电路,因此决定常数的方法大部分都是「大致上这样」,其中可能有无法同意的做法,但相对来说,也并非要常数完全吻合才能运转,在允许某一程度落差的组合中,或许只要调整至最佳化就可以取得协调。也就是说,由3位设计人员设计同一规格的电源,例如返驰的基本构造或许一样,但细部却是三人三种。这可说是设计类比电路,电源电路有趣的地方。
以下將彙整本篇說明過的項目,特別是”2。設計步驟”開始每一個項目的重點。各階段都有應仔細理解的內容,希望各位能再次確認。
<採用AC / DC PWM方式的返馳式轉換器設計方法概要>
・在一開始設計時,大多尚未決定電源的規格,但仍建議儘量在確認好規格後,再開始著手設計。
・在實際設計電源時,電源IC佔了非常重要的地位,會因為使用的IC來決定電路和零件。
・在判斷能否量產時,除了符合,不符合要求規格外,也必須稍微讓步,加以調整。
·在开始设计时,应尽可能收集必要的资料,在能变更的前提下保留容许范围和弹性,再开始进行设计。
・在目前設計電源上,會根據所使用的電源IC,大略決定電路和零件,因此請參考電路範例等來構思整個電路。
·基本上必须设计适用于设计电路的变压器。
・有不少工程師覺得設計變壓器非常麻煩,因此可以尋求IC製造廠和變壓器廠商支援。
・計算出數值後,進入具體設計變壓器構造的階段。
・計算出數值後,若能大略設計出構造,可望在變壓器廠商等的協助下,設計出最終版本。
·主要考量汲极 - 源极的耐压,峰值电流,导通电阻造成的损耗,封装容许损耗,来决定开关用电晶体(MOSFET)。
・只有紙上談兵根本難以做出決定,必須依賴經驗法則和實際測量才行。
・為了控制開關用電晶體(MOSFET)的運轉,依電源IC的規格設計電路。
・請遵照電源IC的資料表中,所記載的決定電路,常數的方法等內容。
・輸入電容CIN能在輸入電源瞬斷,開關時,補足所流入的輸入電流,是電路上非常重要的裝置。
・基本上緩衝電路為必要配件,能在輸入產生突波之際,保護開關用電晶體。
・基本電路南運轉狀況和二極體整流式DC / DC轉換器相同。
・輸出整流二極體使用損耗小的蕭特基二極體,高速整流二極體。
·输出电容所使用的电解电容,寿命和涟波电流之间的关联值得多加考量。
·电源IC必须使用电源IC内的控制电路用低电压DC电源(呼称范例:VCC等),一般而言会使用变压器的辅助线圈(其他称呼:VCC线圈,三次线圈等)。
·大多利用简易的二极体整流产生电源。
・電壓依照IC規格,尤其AC / DC是從高電壓轉換而來,必須注意不要超過額定值。
・使用電源IC的設計電路中,除了基本零件(橋式二極體,變壓器等)外,還加裝設定電源IC功能等上必要的零件。
·电源IC零件的常数等遵照资料表,应用需知,设计手册等的说明。
・大多用來設定保護電路的差動等級和限制值等,主要有電阻和電容等零件。
・開關電源是潛在的EMI源頭,必須同時針對傳導雜訊和輻射雜訊,採用因應對策。
·从EMC的角度来看,主要采取释放(放出杂讯)对策。
・基本對策為設置雜訊濾波器,但雜訊亦和機板配線,基本零件有關。
·设计开关电源时,机板配线会对电源性能和EMC造成非常大的影响。
·基本上会流过大电流的线粗,短且缠绕范围小。
・控制信號線和雜訊多的線分開配置,也不能裝在變壓器正下方。