資深工程師教你如何一步步設(shè)計(jì)隔離式開關(guān)電源

開關(guān)電源設(shè)計(jì)的第一步就是看規(guī)格，具體的很多人都有接觸過；也可以提出來供大家參考，今天網(wǎng)友舉例來說明，例如：設(shè)計(jì)一款寬范圍輸入的，12V2A的常規(guī)隔離開關(guān)電源。

1.首先確定功率

根據(jù)具體要求來選擇相應(yīng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);這樣的一個(gè)開關(guān)電源多選擇反激式(flyback) 基本上可以滿足要求備注一個(gè)，我們選擇經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算，有需要分析的，可以拿出來再討論。

2.選擇相應(yīng)的PWM IC 和 MOS

當(dāng)我們確定用 flyback 拓?fù)溥M(jìn)行設(shè)計(jì)以后，我們需要選擇相應(yīng)的PWM IC 和 MOS 來進(jìn)行初步的電路原理圖設(shè)計(jì)(sch)無論是選擇采用分立式的還是集成的都可以自己考慮。對(duì)里面的計(jì)算我還會(huì)進(jìn)行分解。

分立式：PWM IC 與 MOS 是分開的，這種優(yōu)點(diǎn)是功率可以自由搭配，缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)和調(diào)試的周期會(huì)變長(zhǎng)(僅從設(shè)計(jì)角度來說)。

集成式：就是將 PWM IC 與 MOS 集成在一個(gè)封裝里，省去設(shè)計(jì)者很多的計(jì)算和調(diào)試分步，適合于剛?cè)腴T或快速開發(fā)的環(huán)境。

3.參考datasheet，畫原理圖

確定所選擇的芯片以后，開始做原理圖(sch)，在這里我選用 ST VIPer53DIP(集成了MOS) 進(jìn)行設(shè)計(jì)，原因?yàn)楹?因?yàn)槲覀兪卿N售這一顆芯片的)設(shè)計(jì)之前最好都先看一下相應(yīng)的 datasheet，自己確認(rèn)一下簡(jiǎn)單的參數(shù)

無論是選用 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(shè)計(jì)依據(jù)。當(dāng)我們將原理圖完成以后，需要確定相應(yīng)的參數(shù)才能進(jìn)入下一步 PCB Layout，當(dāng)然不同的公司不同的流程，我們需要遵守相應(yīng)的流程，養(yǎng)成一個(gè)良好的設(shè)計(jì)習(xí)慣，這一步可能會(huì)有初步評(píng)估，原理圖確認(rèn)，等等，簽核完畢后就可以進(jìn)行計(jì)算了。

圖2 開關(guān)電源設(shè)計(jì)內(nèi)部框圖當(dāng)然針對(duì) UC384X 等需要啟動(dòng)電阻的芯片來說，計(jì)算啟動(dòng)電阻阻值的話，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外部的 RC 來設(shè)定，工作頻率就等于開關(guān)頻率，這個(gè)外設(shè)的功能有利于我們更好的設(shè)計(jì)開關(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(shè)超過 100kHz，主要是開關(guān)電源的頻率過高以后，不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定性，更不利于 EMC 的通過性。頻率太高，相應(yīng)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(jié)自己的經(jīng)驗(yàn)出來。對(duì)于磁芯的選擇，是在開關(guān)頻率和功率的基礎(chǔ)，更多的是經(jīng)驗(yàn)選取。當(dāng)然計(jì)算的話，你需要得到更多的磁芯參數(shù)，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(nèi) EE25 EER25 EER28 EFD25 EFD30 等均都可以。

5.設(shè)計(jì)變壓器進(jìn)行計(jì)算

通過已經(jīng)參數(shù)進(jìn)行各種參數(shù)計(jì)算，獲得匝數(shù)和電感量。最重要的一步原邊電感量已經(jīng)求出，對(duì)于漏感及氣隙，我不建議各位再去計(jì)算和驗(yàn)證。

6.布線需要注意的問題

在布局與布板方面，需要注意以下一些問題。

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(yīng)的輻射和傳導(dǎo)