开关电源的制作流程
【最牛笔记】开关电源设计全过程!
【最⽜笔记】开关电源设计全过程!反激变换器设计笔记1、概述开关电源的设计是⼀份⾮常耗时费⼒的苦差事,需要不断地修正多个设计变量,直到性能达到设计⽬标为⽌。
本⽂step-by-step 介绍反激变换器的设计步骤,并以⼀个6.5W 隔离双路输出的反激变换器设计为例,主控芯⽚采⽤NCP1015。
基本的反激变换器原理图如图 1 所⽰,在需要对输⼊输出进⾏电⽓隔离的低功率(1W~60W)开关电源应⽤场合,反激变换器(Flyback Converter)是最常⽤的⼀种拓扑结构(Topology)。
简单、可靠、低成本、易于实现是反激变换器突出的优点。
2、设计步骤接下来,参考图 2 所⽰的设计步骤,⼀步⼀步设计反激变换器1.Step1:初始化系统参数------输⼊电压范围:Vinmin_AC 及Vinmax_AC------电⽹频率:fline(国内为50Hz)------输出功率:(等于各路输出功率之和)------初步估计变换器效率:η(低压输出时,η取0.7~0.75,⾼压输出时,η取0.8~0.85)根据预估效率,估算输⼊功率:对多路输出,定义KL(n)为第n 路输出功率与输出总功率的⽐值:单路输出时,KL(n)=1.2. Step2:确定输⼊电容CbulkCbulk 的取值与输⼊功率有关,通常,对于宽输⼊电压(85~265VAC),取2~3µF/W;对窄范围输⼊电压(176~265VAC),取1µF/W 即可,电容充电占空⽐Dch ⼀般取0.2 即可。
⼀般在整流后的最⼩电压Vinmin_DC 处设计反激变换器,可由Cbulk 计算Vinmin_DC:3. Step3:确定最⼤占空⽐Dmax反激变换器有两种运⾏模式:电感电流连续模式(CCM)和电感电流断续模式(DCM)。
两种模式各有优缺点,相对⽽⾔,DCM 模式具有更好的开关特性,次级整流⼆极管零电流关断,因此不存在CCM 模式的⼆极管反向恢复的问题。
开关电源的制作流程
开关电源的制作流程开关电源(Switch Mode Power Supply,SMPS)具有高效率、低功率、体积小、重量轻等显著优点,代表了稳压电源的发展方向,现已成为稳压电源的主流产品。
开关电源的设计与制作要求设计者具有丰富的实践经验,既要完成设计制作,又要懂得调试、测试与分析等。
本文章介绍开关电源组成及制作、调试所需的基本步骤和方法。
第一节开关电源的电路组成开关电源一般是指输入与输出隔离的电源变换器,包括AC/DC电源变换器和DC/DC电源变换器,也称为AC/DC开关电源和DC/DC开关电源。
非隔离式DC/DC变换器也属于开关电源,通常称之为开关稳压器。
1、AC/DC开关电源的组成AC/DC开关电源的典型结构如图1-1-1所示。
电源由输入电磁干扰(EMI)滤波器、输入整流/滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流/滤波电路和输出电压反馈电路组成。
图1-1-1 AC/DC开关电源的典型结构其中输入整流/滤波电路、功率变换电路、输出整流/滤波电路和PWM控制器电路是主要电路,其他为辅助电路。
有些开关电源中还有防雷击电路、输入过压/欠压保护电路、输出过压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等其他辅助电路。
2. DC/DC开关电源的组成DC/DC开关电源的组成相对AC/DC开关电源要简单一点,其典型结构如图1-1-2所示。
电源由输入滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流/滤波电路和输出电压反馈电路组成。
当然,有些DC/DC开关电源也会包含其他辅助电路。
图1-1-2 DC/DC开关电源的典型结构第二节开关电源的制作流程开关电源的设计与制作要从主电路开始,其中功率变换电路是开关电源的核心。
功率变换电路的结构也称开关电源拓扑结构,该结构有多种类型。
拓扑结构也决定了与之配套的PWM控制器和输出整流/滤波电路。
下面介绍开关电源设计与制作一般流程。
1.解定电路结构(DC/DC变换器的结构)无论是AC/DC开关电源还是DC/DC开关电源,其核心都是DC/DC变换器。
开关电源从原理图到PCB设计的流程解析
开关电源从原理图到PCB设计的流程解析描述一、从原理图到PCB的设计流程建立元件参数-输入原理网表-设计参数设置-手工布局-手工布线-验证设计-复查-CAM输出。
二、参数设置相邻导线间距必须能满足电气安全要求,而且为了便于操作和生产,间距也应尽量宽些。
最小间距至少要能适合承受的电压,在布线密度较低时,信号线的间距可适当地加大,对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且加大间距,一般情况下将走线间距设为8mil。
焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm,这样可以避免加工时导致焊盘缺损。
当与焊盘连接的走线较细时,要将焊盘与走线之间的连接设计成水滴状,这样的好处是焊盘不容易起皮,而是走线与焊盘不易断开。
三、元器件布局实践证明,即使电路原理图设计正确,印制电路板设计不当,也会对电子设备的可靠性产生不利影响。
例如,如果印制板两条细平行线靠得很近,则会形成信号波形的延迟,在传输线的终端形成反射噪声;由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,因此,在设计印制电路板的时候,应注意采用正确的方法。
每一个开关电源都有四个电流回路:(1)。
电源开关交流回路(2)。
输出整流交流回路(3)。
输入信号源电流回路(4)。
输出负载电流回路输入回路通过一个近似直流的电流对输入电容充电,滤波电容主要起到一个宽带储能作用;类似地,输出滤波电容也用来储存来自输出整流器的高频能量,同时消除输出负载回路的直流能量。
所以,输入和输出滤波电容的接线端十分重要,输入及输出电流回路应分别只从滤波电容的接线端连接到电源;如果在输入/输出回路和电源开关/整流回路之间的连接无法与电容的接线端直接相连,交流能量将由输入或输出滤波电容并辐射到环境中去。
电源开关交流回路和整流器的交流回路包含高幅梯形电流,这些电流中谐波成分很高,其频率远大于开关基频,峰值幅度可高达持续输入/输出直流电流幅度的5倍,过渡时间通常约为50ns。
这两个回路最容易产生电磁干扰,因此必须在电源中其它印制线布线之前先布好这些交流回路,每个回路的三种主要的元件滤波电容、电源开关或整流器、电感或变压器应彼此相邻地进行放置,调整元件位置使它们之间的电流路径尽可能短。
开关电源设计流程
率较大的开关电源一般使用半桥或者全桥变换器拓扑。
2.2.设计原理图,制作PCB印制板原理图设计时应考虑整体的元件布局,使阅读者一目了然。
在PCB印制板设计的过程中要严格按照国家的安全标准进行设计,同时需要重点考虑的噪声干扰包括:EM I 干扰、功率开关管产生的高频噪声。
PCB板的设计过程中应考虑到地线、高压线的电流密度,功率开关管的高频线与其它走线之间的距离,一般不小于3mm,元件的PCB封装与实际生产元件封装一致,以便于生产。
元件的放置符合美观、实用的标准;元件与元件之间应紧凑,以提高开关电源的功率密度,降低生产成本(特殊元件除外)。
2.3.变压器的设计变压器是整个开关电源的核心器件,所以变压器的设计及验证是非常重要的环节。
2.3.1.磁芯和骨架的选择当我们的电路拓扑选定后,就要确定电路的工作频率和变压器磁芯的尺寸大小,确保在变压器体积最小的情况先获得最大的输出功率。
首先我们确定需要的引脚数,变压器的输出、输入,辅助绕组的引脚来确定骨架的引脚数,输出有单路和多路,变压器一般采用夹绕的方法以增加线圈的耦合度。
其次选择磁芯材料是主要参考材料铁损(单位一般为毫瓦/立方厘米)随频率和峰值磁通密度变化的曲线。
大多数变压器的磁芯的材料为铁氧体,因为它有很高的电阻率,所以铁氧体的涡流损耗很低。
2.3.2.根据变压器计算公式计算变压器的初级线圈匝数变压器初级匝数计算公式:N P =Vin(min)×Ton(max)/(ΔB×Ae)NP:变压器初级线圈的匝数。
Vin(min):输入直流电压的最小值(V)。
Ton(max):功率开关管导通时间的最大值(S)。
Ae:磁芯面积(m22)。
ΔB:由磁芯本身材料决定。
一般取1600G,因为当震荡频率大于50KHz的时候,高损耗材料会产生过量的磁芯损耗,这就使可选择的Bmax值变小,因此经过对比选择增量ΔB的值为1600G(1G=10-4-4T)。
其中T on (max )=(1/振荡频率)×D (D 为最大占空比,最大时一般取0.45)。
开关电源生产工艺流程
开关电源生产工艺流程开关电源生产工艺流程包括以下步骤:步骤一:原材料采购首先需要采购开关电源生产所需的原材料,如电子元件、铜线、塑胶壳等。
采购应该从可靠、有信誉的供应商进行,以确保材料的质量和供应的稳定性。
步骤二:元件组装将采购到的电子元件按照设计要求进行组装。
组装的过程中需要注意各个元件之间的连接方式和位置,确保组装的准确性和可靠性。
步骤三:焊接将组装好的元件进行焊接。
焊接是将元件之间连接起来的重要工艺步骤。
焊接要求技术熟练,焊接点的质量直接关系到整个开关电源的性能和可靠性。
步骤四:贴片将组装好的电路板进行贴片。
贴片是将各种电子元件粘贴到电路板上的工艺步骤。
贴片要求对各个元件的粘贴位置和定位进行精密控制,以确保电路板的质量和性能。
步骤五:线束连接将焊接好的电子元件通过线束进行连接。
线束是将各个元件之间进行电气连接的关键步骤,要求线束的设计和制作要符合电气安全标准,并且能够满足开关电源的工作要求。
步骤六:外壳组装将包括开关电源电路板在内的各个组装部件进行外壳组装。
外壳组装过程中需要注意组装的精确度和紧固力度,以确保外壳的安全和稳定性。
步骤七:测试与检验对已组装好的开关电源进行测试和检验,确保其功能的正常和性能的可靠。
测试和检验包括输入输出电压的测量、电路的稳定性检测等。
步骤八:包装与发货对通过测试和检验的开关电源进行包装,并进行出货准备。
包装过程中需要注意包装的安全和美观,确保产品在运输中不受损坏。
步骤九:售后服务提供售后服务,包括对已出货的开关电源进行安装指导、维修、保养等。
售后服务能够提高用户对产品的满意度,并促进产品的市场推广。
通过以上步骤,一个开关电源的生产工艺流程就完成了。
每个步骤都需要严格控制质量,确保最终的产品达到设计要求和用户的需求。
开关电源制作设计(电路原理图+PCB)
一、工作原理我们先熟悉一款开关电源的工作原理,该电源可输出5V电压,如图1所示。
1. 抗干扰电路在电网输入端首先设置一个NTC5D-9负温度系数热敏电阻,作用是保护后面的整流桥,刚开机时热敏电阻处于冷态,阻值比较大,可以限制输入电流,正常工作时,电阻比较小。
这样对开机时的浪涌电流起到有效的缓冲作用。
电容CY1、CY2、CY3、CY4用以滤除从工频电网上进入开关稳压电源和从开关稳压电源进入工频电网的不对称杂散信号,电容CX1、CX2用以滤除从工频电网上进入开关稳压电源和从开关稳压电源进入工频电网的对称杂散信号,用电感L1抑制从工频电网上进入开关稳压电源和从开关稳压电源进入工频电网的频率相同、相位相反的杂散干扰电流信号。
采用高频特性好的瓷片电容和铁芯电感,实现开关稳压电源电路中的高频辐射不污染工频电网和工频电网上的杂散电磁波不会窜入开关稳压电源电路中而干扰和影响其工作,对高频分量或工频的谐波分量具有急剧阻止通过功能,而对于几百赫兹以下的低频分量近似一条短路线。
图1 开关电源的工作原理图2. 整流滤波电路在电路中D1、D2、D3、D4组成全桥整流电路,把输入的交流电压进行全波整流,然后用C1进行滤波,最后变成直流输出供电电压,为后级的功率变换器供电,整流滤波后的电压约为300V。
3. UC3842供电与振荡300V的脉动直流电压,此电压经R12降压后给C4充电,供电UC3842的7脚,当C4的电压达到UC3842的启动电压门槛值时,UC3842开始工作并提供驱动脉冲,由6脚输出推动开关管工作。
一旦开关管工作,反馈绕组的能量经过D6整流,C4滤波,又供电到UC3842的7脚,这时可以不需要R12的启动了。
C9、R11接UC3842的定时端,和内部电路构成振荡电路,振荡的工作频率计算为:f=1.8/(Rt*Ct)代入数据可计算工作频率:f=68.18K4. 稳压电路该电路主要由精密稳压源T L 4 3 1 和线性光耦P C 8 1 7 组成,假设输出电压↑→经过R 1 6 、R 1 9 、R20、RES3的取样电压↑→TL431的1脚电压↑,当该脚电压大于TL431的基准电压2.5V时,TL431的2、3脚导通,→通过光电耦合到UC3842的2脚,于是UC3842的6脚驱动脉冲的占空比↓→开关变压器T1绕组上的能量↓→输出电压↓,达到稳压作用;反之,假设输出电压下降,则稳压过程与上相反。
开关电源变压器的制造工艺
开关电源变压器的制造工艺(以下简称变压器)变压器所用的主要材料为铁氧体磁心、固定夹、漆包线、胶带(聚脂胶带、无纺布胶带)绝缘漆、定位胶、铜箔等。
1.工艺流程图2选骨架:变压器列为必须进行安全认证的电子元件,因此在选用骨架时除了达到电性能、外观要求外还需防着火防触电,一般骨架材料为阻燃增强尼龙、阻燃增强PBT、阻燃酚醛树脂等。
常用的骨架的材料PA66 70G33L热变形温度260℃,UL号E41938,UL认证温度是120-130℃。
阻燃酚醛树脂(PHENOLIC)如CP-J-8700热变形温度250℃,UL认证温度是150℃。
变压器的骨架大部分都带有针脚,因此骨架还需耐高温,尼龙骨架的设计都有出气孔,有良好的散热性能,而酚醛树脂骨架浸锡耐热性为400-500℃,也是良好的骨架材料。
如果是高压输出变压器则要采取开槽结构。
典型的是电视机的行输出变压器,目前有的贴面高压变压器也采取新的开槽结构,其结构的特点是既保证了爬电距离又减小了分布电容。
3.选择漆包线:变压器工作在高频状态,由于集肤效应和邻近效应的影响,其高频电阻r1比其直流电阻r0大的多,因此由于高频的集肤效应,必须选择较细的导线,允许的计算导线最大直径按D y=f 2.132如果根据有效电流计算的导线直径大于此值,就必须采用多股绞线,当然多股线在绞合要有节距要求,如果是自己采用多筒线在绕制中并线,就必须保证其良好的平整度,不容许乱绕,否则会产生Q 值偏大,甚至严重发热烧坏线圈。
当然如果电流有效值很大的也采用厚度小于允许的导线直径的铜箔,铜箔的面积大于允许的导线面积就可以了,但是铜箔是用胶带作为绝缘,所以铜箔的两边要保证光滑无毛刺,不允许损伤胶带,否则会引起绕组的短路。
以下是山东新泰部分常用漆包线的耐压标准155℃直焊漆包线的最小击穿电压(V)美标线径S --单漆膜H --双漆膜T --加厚漆膜AWG25 0.455 2625 4725 6325AWG26 0.404 2550 4600 6150AWG27 0.361 2500 4500 6000AWG28 0.312 2425 4375 5850AWG29 0.287 2375 4250 5700AWG30 0.254 2300 4150 5550AWG31 0.227 2075 3825 4600AWG32 0.202 1850 3525 4275AWG33 0.179 1675 3250 3950AWG34 0.16 1500 2975 3675AWG35 0.143 1325 2750 3425AWG36 0.127 1200 2525 3175AWG37 0.113 1075 2325 2950AWG38 0.101 950 2150 2725AWG39 0.089 850 1975 2525AWG40 0.079 775 1800 2350AWG41 0.071 700 1675 2175AWG42 0.063 625 1525 2025AWG43 0.056 550 1400 1875AWG44 0.05 500 1300 1750线径:<0.1mm用圆铜法,0.1-2.5mm用扭绞法。
电源开关是怎么做成的
电源开关是怎么做成的电源开关是怎么做成的电源开关是怎么做成的?作为非常基础的电源开关技术正为满足可遥控调控输出电压改变技术得到快速发展,于是可调遥控电源开关的研究成为电子科学技术研究设计与开发应用的热点。
下面就由店铺来给大家说说电源开关是怎么做成的,欢迎大家前来阅读!电源开关是怎么做成的电源是各种电子设备必不可缺的组成部分,其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。
由于开关电源内部关键元器件工作在高频开关状态,功耗小,转化率高,且体积和重量只有线性电源的 20%—30%,故目前它已成为稳压电源的主流产品。
电子设备电气故障的检修,本着从易到难的原则,基本上都是先从电源入手,在确定其电源正常后,再进行其他部位的检修,且电源故障占电子设备电气故障的大多数。
故了解开头电源基本工作原理,熟悉其维修技巧和常见故障,有利于缩短电子设备故障维修时间,提高个人设备维护技能。
二.开关电源的组成开关电源大至由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源四大部份组成,见图1。
1. 主电路冲击电流限幅:限制接通电源瞬间输入侧的冲击电流。
输入滤波器:其作用是过滤电网存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网。
整流与滤波:将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电。
逆变:将整流后的直流电变为高频交流电,这是高频开关电源的核心部分。
输出整流与滤波:根据负载需要,提供稳定可靠的直流电源。
2. 控制电路一方面从输出端取样,与设定值进行比较,然后去控制逆变器,改变其脉宽或脉频,使输出稳定,另一方面,根据测试电路提供的数据,经保护电路鉴别,提供控制电路对电源进行各种保护措施。
3. 检测电路提供保护电路中正在运行中各种参数和各种仪表数据。
4. 辅助电源实现电源的软件(远程)启动,为保护电路和控制电路(PWM等芯片)工作供电。
三.开关电源的工作原理开关电源就是采用功率半导体器件作为开关元件,通过周期性通断开关,控制开关元件的占空比来调整输出电压。
开关电源制作 与调试 pdf
开关电源制作与调试pdf开关电源在现代电子设备中起着至关重要的作用,因为它们提供了一个可靠且高效的方法来转换和调节电能。
开关电源的优点包括高效率、小体积和轻重量,使其成为许多应用的理想选择。
本文将介绍如何制作和调试一个简单的开关电源。
一、开关电源的工作原理开关电源通过控制开关管的导通和截止时间来调节输出电压或电流。
当开关管导通时,电能被存储在变压器中;当开关管截止时,存储的电能被释放到输出端。
通过改变开关管的导通和截止时间,可以调节输出电压或电流。
二、制作开关电源1. 确定规格:首先,确定所需的输出电压和电流规格。
这些规格将决定开关电源的规格和组件选择。
2. 选择组件:根据规格,选择适当的开关管、变压器、二极管、电容等组件。
确保所有组件都符合规格要求,并具有适当的耐压和电流容量。
3. 设计电路:根据工作原理,设计开关电源的电路。
确定输入和输出电压、电流,以及控制电路所需的反馈信号。
4. 搭建电路:将所有组件按照电路图组装在一起。
确保所有连接正确,并使用适当的绝缘材料将高压部分与其他部分隔离。
5. 测试:在接通电源之前,使用万用表测试电路的电阻、电压和电流等参数,确保所有组件正常工作且连接良好。
三、调试开关电源1. 初步测试:在接通电源之前,检查电路板上的所有连接,确保没有短路或断路。
使用万用表测量输入和输出电压、电流,确保它们在规定范围内。
2. 调整反馈:根据需要调整反馈信号,以稳定输出电压或电流。
这通常涉及调整运放器的反馈电阻,以改变其增益和带宽。
3. 测试效率:测量开关电源的效率。
在额定负载下,测量输入功率和输出功率,然后计算效率。
根据需要调整变压器和开关管的参数以提高效率。
4. 测试保护功能:确保开关电源具有适当的保护功能,例如过流保护和过压保护。
测试这些功能以确保它们正常工作。
5. 负载调整率:测试负载调整率以确保在变化的负载条件下,输出电压或电流保持稳定。
这涉及到在不同负载条件下测量输出电压或电流,并观察其变化。
开关电源工作原理解析及正反激电路图解
开关电源工作原理解析及正反激电路图解
本文将介绍开关电源的工作流程,开关电源正激电路、反激电路原理图及工作过程分析,希望能对您有所帮助。
开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的导通与截止,将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压,从而产生所需要的一组或多组电压。
转为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比
50HZ高很多.所以开关变压器可以做的很小,而且工作时不是很热,成本很低。
如果不将50HZ变为高频,那幺开关电源就没有意义。
开关电源的工作流程是:
电源→输入滤波器→全桥整流→直流滤波→开关管(振荡逆变)→开关变压器→输出整流与滤波。
交流电源输入经整流滤波成直流
通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将那个直流加到开关变压器初级上
开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载
输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以达到稳定输出的目的
交流电源输入时一般要经过厄流圈一类的东西,过滤掉电网上的干扰,同时也过滤掉电源对电网的干扰;
在功率相同时,开关频率越高,开关变压器的体积就越小,但对开关管的要求就越高;
开关变压器的次级可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头,以得到需要的输出;。
开关电源PCB设计流程及布线技巧
开关电源PCB设计流程及布线技巧在任何开关电源设计中,PCB板的物理设计都是最后一个环节,如果设计方法不当,PCB可能会辐射过多的电磁干扰,造成电源工作不稳定,以下针对各个步骤中所需注意的事项进行分析:一、从原理图到PCB的设计流程建立元件参数-》输入原理网表-》设计参数设置-》手工布局-》手工布线-》验证设计-》复查-》cam输出。
二、参数设置相邻导线间距必须能满足电气安全要求,而且为了便于操作和生产,间距也应尽量宽些。
最小间距至少要能适合承受的电压,在布线密度较低时,信号线的间距可适当地加大,对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且加大间距,一般情况下将走线间距设为8mil。
焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm,这样可以避免加工时导致焊盘缺损。
当与焊盘连接的走线较细时,要将焊盘与走线之间的连接设计成水滴状,这样的好处是焊盘不容易起皮,而是走线与焊盘不易断开。
如图:三、元器件布局实践证明,即使电路原理图设计正确,印制电路板设计不当,也会对电子设备的可靠性产生不利影响。
例如,如果印制板两条细平行线靠得很近,则会形成信号波形的延迟,在传输线的终端形成反射噪声;由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,因此,在设计印制电路板的时候,应注意采用正确的方法。
每一个开关电源都有四个电流回路:(1)电源开关交流回路(2)输出整流交流回路(3)输入信号源电流回路(4)输出负载电流回路输入回路通过一个近似直流的电流对输入电容充电,滤波电容主要起到一个宽带储能作用;类似地,输出滤波电容也用来储存来自输出整流器的高频能量,同时消除输出负载回路的直流能量。
所以,输入和输出滤波电容的接线端十分重要,输入及输出电流回路应分别只从滤波电容的接线端连接到电源;如果在输入/输出回路和电源开关/整流回路之间的连接无法与电容的接线端直接相连,交流能量将由输入或输出滤波电容并辐射到环境中去。
电源开关交流回路和整流器的交流回路包含高幅梯形电流,这些电流中谐波成分很高,其频率远大于开关基频,峰值幅度可高达持续输入/输出直流电流幅度的5倍,过渡时间通常约为50ns。
详解一步一步设计开关电源
详解一步一步设计开关电源【开篇】针对开关电源很多人觉得难,主要是理论与实践相结合;万事开头难,我在这里只能算抛砖引玉,慢慢讲解如何设计,有任何技术问题可以随时打断,我将尽力来进展解答。
设计一款开关电源并不难,难就难在做精;我也不是一个很精熟的工程师,只能算一个领路人。
希望大家喜欢大家一起努力!!【第一步】开关电源设计的第一步就是看规格,具体的很多人都有接触过;也可以提出来供大家参考,我帮助分析。
我只带大家设计一款宽围输入的,12V2A 的常规隔离开关电源1. 首先确定功率,根据具体要求来选择相应的拓扑构造;这样的一个开关电源多项选择择反激式(flyback) 根本上可以满足要求备注一个,在这里我会更多的选择是经历公式来计算,有需要分析的,可以拿出来再讨论【第二步】2.当我们确定用flyback 拓扑进展设计以后,我们需要选择相应的PWM IC 和MOS 来进展初步的电路原理图设计(sch)无论是选择采用分立式的还是集成的都可以自己考虑。
对里面的计算我还会进展分解分立式:PWM IC 与MOS 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〔仅从设计角度来说〕集成式:就是将PWM IC 与MOS 集成在一个封装里,省去设计者很多的计算和调试分步,适合于刚入门或快速开发的环境集成式,多是指PWM controller 和power switch 集成在一起的芯片不限定于是PSR 还是SSR【第三步】3. 确定所选择的芯片以后,开场做原理图(sch),在这里我选用ST VIPer53DIP(集成了MOS) 进展设计,原因为何(因为我们是销售这一颗芯片的).设计之前最好都先看一下相应的datasheet,自己确认一下简单的参数无论是选用PI 的集成,或384x 或OB LD 等分立的都需要参考一下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【第四步】4. 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,等等,签核完毕后就可以进展计算一般有芯片厂家提供相关资料【第五步】5. 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。
开关电源生产流程
第一产前对BOM:
对于新订单,工程部门必须依标准对电源进行老化测试,再由品质部门做最终可靠性老化、可靠性测试,品质确认OK再对产品及PCB板进行拍照存档,并在可靠性测试报表签名,工程工程负责人依可靠性报表及照片作这依据才能在BOM签字,再由工程部主管签字方可生效。
样品再由制造工程分晰其生产加工的合理性,并在作业指导书上签字,方可生产。
对于ERP已存在的BOM两个月内没有生产的机型由工程部再次确认,方可生产,两月内生产的机型可以直接生产,每次生产前工程必须提供两个以上的手件样品及PCB组立。
第二生产部贴片插件:
贴片插件前必须有工程提供的原始PCB样板,在贴片插件前必须按PCB组立的样品贴片插件,再贴片插件的同时,QC必须认真检查贴片及插件的正确性,在过锡后,QC第一时间做出2PCS PCB手件确认其电性能,如果发现异常应第一时间联系制造工程及研发部门,PCB手件确认OK,将快速完成PCB组立到成品并进行老化测试。
第三补焊:
补焊拉对插完件的裸板进行后续补焊加工,检查插件正确性,如果有大量连锡、倒脚、假焊应及时向插件拉反映,补焊还就对裸板进行测试维理,要保证送到组装拉的每一块PCB 板都是OK,补焊拉需要定其记录插件拉的错件,假焊等不规范的操作。
第四组装
组装拉负责对PCB的后续加工,在焊完线盖个盖子后进行测试,测试后老化,老化OK 后进行超音,打螺丝,最后再进行一次测试。
开关电源的工作原理及工作流程
開關電源的工作原理及工作流程1.電源的定義電腦的電源就是將交流電轉換爲PC(個人電腦)電腦工作所需要的直流電的轉換器,就是電氣行業上所說的開關電源〔又稱交換式電源〕典型的交換式電源供應器應有11個部分組成,分別是:`輸入級〔Input stage〕:包含(1) EMI 濾波器和(2)橋式整流電路;EMI (Electromagnetic Interference)當市電進入電源後,先經過扼流線圈和電容濾波去除高頻雜波和干擾信號,然後經過整流和濾波得到高壓直流電。
➢EMI 濾波器的主要目的是防止連接在同一電力系統的電氣裝置所產生的傳導性電磁雜訊經由電源導線而彼此互相干擾。
➢橋式整流電路把輸入交流電源轉換為直流電V I。
(橋氏整流器是由4個矽二極體組合而成)功率因數調整級〔Power Factor Correction, PFC stage〕:包括(3.)功率因數調整電路,由L1、PFC IC、Q1、D1 和C1組成PFC stage,用來調整電源供應器的功率因數,使符合環保標準。
➢電感(Inductance)L1的典型值約數百μH∼數mH之間,一般採用鐵粉芯〔Iron Power Core〕材質,➢Q1 電晶體的規格要求為耐電壓600V耐壓電晶體,耐電流7A以上。
➢PFC IC控制Q1的導通與截止,一般依流過電感的電流波形分為連續式〔Continuous〕和不連續式〔Discontinuous〕兩種。
➢D1 為功因調整用超快速回復二級體〔PFC Hyper fast Recovery Diode〕,一般規格為耐電壓600V、耐電流5A以上、反向回復時間〔Reverse recovery Time, t rr〕為20ns以下,➢電容器C1則依其輸出漣波規格大小來決定其值,典型值通常在100μf 以上,耐壓在450∼500V 之間,一般採用電解電容材質。
(電容器是用來儲存與釋放電能,一般電容器會將電容值直接標示於外殼,假设有極性也會標示出來,不然就是用長短腳來表示,較長的接腳代表正端)功率級〔Power stage〕:包含(4.)功率開關、(5.)脈波寬度調變〔Pulse Width Modulation, PWM〕與驅動電路、(6.)隔離高頻變壓器、(7.)整流二極體及(8.)輸出濾波器;由PWM IC、Q2、T1、D2、C2組成Power stage,藉由PWM IC 控制Q2 電子開關的導通與否,配合次級側的二極體和電容,即可得到DC電壓的輸出,而變壓器T1 因為有氣隙之故,其初級圈具有隔離、變壓和電感的三重功能,藉由Q2 電子開關作用將儲存於在變壓器的能量傳遞給次級側,再藉由電容C2 的充電保持功能來得到直流電壓Vo,此外改變變壓器初、次級的圈數,就可以得到想要的DC電源。
开关电源生产工艺流程
开关电源生产工艺流程1.原材料获取:开关电源的主要原材料包括金属外壳、电路板、电子元器件等。
原材料的获取可以通过自主生产、采购或者合作供应商等方式获得,同时要确保原材料的质量和供应的稳定性。
2.元器件选择:在开关电源设计之前,需要选择合适的元器件来满足设计需求,如变压器、整流桥、滤波电容、稳压器等。
元器件的选择应根据质量、性能、供货周期和价格等因素进行综合考虑。
3.电路设计:电路设计是开关电源生产的关键环节,需要根据产品的功率、输入输出电压等要求,选择合适的拓扑结构和工作方式。
设计中还需要考虑过流、过压、过温等保护电路的设计。
4.电路板制作:电路板的制作通常采用印刷电路板(PCB)的方式。
首先将电路设计图转化为PCB设计图,然后通过包括铜箔刨平、图形膨胀、化学腐蚀、印刷、钻孔、镀铜等工艺,制作出电路板。
5.元件安装:通过贴片或波峰焊等方式,将元器件安装到电路板上。
贴片工艺适用于小型元器件的安装,而波峰焊适用于较大、耐热的元器件。
6.组装调试:将安装好元器件的电路板放入外壳中,并与外部连接器进行连接。
组装完成后,需要对电源进行调试,确认其工作状态正常。
7.质量检验:对组装好的开关电源进行电性能、外观质量等方面的检验。
包括输入输出电压、输出电流、开关频率、效率等的测试,并进行可靠性验证和寿命测试。
8.包装:在质量检验合格后,对开关电源产品进行包装和打包,包括塑料薄膜封装、内外箱包装等。
在包装中要注意保护和标识产品,确保产品在运输和存储过程中不受损坏。
以上就是开关电源生产工艺流程的主要环节。
在每个环节中,应严格按照工艺规程和要求进行操作,确保产品的质量和性能符合设计要求。
同时还要加强质量管理,建立并执行质量控制体系,确保产品质量稳定与可靠。
开关电源开发流程
开关电源开发流程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、PCB Layout.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、PCB Layout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証是很重要的,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TDK Ferrite Core PC40為例,100℃時的B(max)為3900 Gauss,設計時應考慮零件誤差,所以一般取3000~3500 Gauss之間,若所設計的power為Adapter(有外殼)則應取3000 Gauss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。
3.2.4 決定Duty cycle (工作週期):由以下公式可決定Duty cycle ,Duty cycle的設計一般以50%為基準,Duty cycle若超過50%易導致振盪的發生。
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开关电源的制作流程开关电源(Switch Mode Power Supply,SMPS)具有高效率、低功率、体积小、重量轻等显著优点,代表了稳压电源的发展方向,现已成为稳压电源的主流产品。
开关电源的设计与制作要求设计者具有丰富的实践经验,既要完成设计制作,又要懂得调试、测试与分析等。
本文章介绍开关电源组成及制作、调试所需的基本步骤和方法。
第一节开关电源的电路组成开关电源一般是指输入与输出隔离的电源变换器,包括AC/DC电源变换器和DC/DC电源变换器,也称为AC/DC开关电源和DC/DC开关电源。
非隔离式DC/DC变换器也属于开关电源,通常称之为开关稳压器。
1、AC/DC开关电源的组成AC/DC开关电源的典型结构如图1-1-1所示。
电源由输入电磁干扰(EMI)滤波器、输入整流/滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流/滤波电路和输出电压反馈电路组成。
图1-1-1 AC/DC开关电源的典型结构其中输入整流/滤波电路、功率变换电路、输出整流/滤波电路和PWM控制器电路是主要电路,其他为辅助电路。
有些开关电源中还有防雷击电路、输入过压/欠压保护电路、输出过压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等其他辅助电路。
2. DC/DC开关电源的组成DC/DC开关电源的组成相对AC/DC开关电源要简单一点,其典型结构如图1-1-2所示。
电源由输入滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流/滤波电路和输出电压反馈电路组成。
当然,有些DC/DC开关电源也会包含其他辅助电路。
图1-1-2 DC/DC开关电源的典型结构第二节开关电源的制作流程开关电源的设计与制作要从主电路开始,其中功率变换电路是开关电源的核心。
功率变换电路的结构也称开关电源拓扑结构,该结构有多种类型。
拓扑结构也决定了与之配套的PWM控制器和输出整流/滤波电路。
下面介绍开关电源设计与制作一般流程。
1.解定电路结构(DC/DC变换器的结构)无论是AC/DC开关电源还是DC/DC开关电源,其核心都是DC/DC变换器。
因此,开关电源的电路结构就是指DC/DC变换器的结构。
开关电源中常用的DC/DC变换器拓扑结构如下:(1)降压式变换器,亦称降压式稳压器。
(2)升压式变换器,亦称升压式稳压器。
(3)反激式变换器。
(4)正激式变换器。
(5)半桥式变换器。
(6)全桥式变换器。
(7)推挽式变换器。
降压式变换器和升压式变换器主要用于输入、输出不需要隔离的DC/DC变换器中;反激式变换器主要用于输入、输出需要隔离的小功率AC/DC或DC/DC变换器中;正激式变换器主要用于输入/输出需要隔离的较大功率AC/DC或DC/DC变换器中;半桥式变换器和全桥式变换器主要用于输入/输出需要隔离的大功率AC/DC或DC/DC变换器中,其中全桥式变换器能够提供比半桥式变换器更大的输出功率;推挽式变换器主要用于输入/输出需要隔离的较低输入电压的DC/DC或DC/AC变换器中。
顾名思义,降压式变换器的输出电压低于输入电压,升压式变换器的输出电压高于输入电压。
在反激式、正激式、半桥式、全桥式和推挽式等具有隔离变压器的DC/DC变换器中,可以通过调节高频变压器的一、二次匝数比,很方便地实现电源的降压、升压和极性变换。
此类变换器既可以是升压型,也可以是降压型号,还可以是极性变换型。
在设计开关电源时,首先要根据输入电压、输出电压、输出功率的大小及是否需要电气隔离,选择合适的电路结构。
2.选择控制电路(PWM)开关电源是通过控制功率晶体管或功率场效应管的导通与关断时间来实现电压变换的,其控制方式主要有脉冲宽度调制、脉冲频率调制和混合调制三种。
脉冲宽度调制方式,简称脉宽度调制,缩写为PWM;脉冲频率调制方式,简称脉频调制,缩写PFM;混合调制方式,是指脉冲宽度与开关频率均不固定,彼此都能改变的方式。
PWM方式,具有固定的开关频率,通过改变脉冲宽度来调节占空比,因此开关周期也是固定的,这就为设计滤波电路提供了方便,所以应用最为普通。
目前,集成开关电源大多采用此方式。
为便于开关电源的设计,众多厂家将PWM控制器设计成集成电路,以便用户选择。
开关电源中常用的PWM控制器电路如下:(1)自激振荡型PWM控制电路。
(2)TL494电压型PWM控制电路。
(3)SG3525电压型PWM控制电路。
(4)UC3842电流型PWM控制电路。
(5)TOPSwitch-II系列的PWM控制电路。
(6)TinySwitch系列的PWM控制电路。
3.确定辅助电路开关电源通常由输入电磁干扰滤波器、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制电路、输出整流滤波电路等组成。
其中功率变换电路是开关电源的主要电路,对开关电源的性能起决定作用。
根据不同的拓扑结构,开关电源还需要一些辅助电路才能正常工作。
有些辅助电路可能包含在主要电路环节当中。
开关电源中常见的辅助电路如下:(1)电压反馈电路。
(2)尖峰电压吸收电路。
(3)输入滤波电路。
(4)整流滤波电路。
(5)输出过电压保护电路。
(6)输出过电流保护电路。
(7)尖峰电流抑制电路。
其中电压反馈电路是各类开关电源都具有的辅助电路。
尖峰电压吸收电路是反激型开关电源必需的辅助电路。
输入滤波电路通常只在AC/DC变换器中出现。
整流滤波电路包括工频(50Hz)整流滤波和高频整流滤波。
自激振荡型本身就具有输出过电流保护特性。
有时还需要开关电源具有防雷击保护电路,输入过电压、欠电压保护电路等。
设计人员可以根据设计要求进行适当的取舍。
4.整理电路原理图开关电源的拓扑结构、控制电路和辅助电路确定以后,就可以整理、绘制电路原理图。
以便确定所有元器件的型号、参数及数量,完成各元件引脚之间的电路连接。
电路原理图应按照信号流程和功能划分不同区域,为求布线清晰、整洁,密度分配合理,信号流向清楚。
然后确定所有元器件的封装,以便电路板设计时的元器件布局与布线。
5.制作高频变压器高频变压器的设计是制作开关电源的关键技术。
在半桥式、全桥式和推挽式开关电源中,高频变压器通过的是交变的电流,不存在直流磁化问题,设计方法和工频变压器基本相同,只是采用的磁心材料不同,设计起来相对简单一些。
正激式开关电源的高频变压器与全桥式有相同之处,但存在直流磁化问题,设计起来要复杂一些。
因此有时会在高频变压器中增加去磁绕组,以便降低设计难度。
反激式开关电源在小功率开关电源中应用最为普通,但其高频变压器的设计也是最为复杂。
反激式开关电源的高频变压器相当于一只储能电感,在固定的开关频率下,其储存的能量大小直接影响开关电源的输出功率。
在设计反激式开关电源的高频变压器时,需要以下几个步骤:(1)计算一次电感量L P。
(2)选择磁心与骨架。
(3)计算一次绕组匝数N P。
(4)计算一次绕组匝数N s。
(5)计算气隙长度。
(6)检验最大磁通密度B m。
首先要根据一次绕组的峰值电流I p和开关电源的输出功率P o计算一次电感量L P。
然后是选择磁心与骨架并确定相关参数。
接下来依据选定的磁心截面积和磁路长度等参数计算一次匝数N P。
再根据一次和二次的变比值计算二次绕组匝数N s。
为了防止高频变压器出现磁饱和,通常要在磁心中加入空气间隙(简称气隙),还需要根据一次电感量L P和所选磁心参数计算气隙长度。
最后还要根据峰值电流I p和所选磁心参数计算最大磁通密度B m,检验是否满足磁心材料要求。
在部分条件不能满足时,要重新选择磁心与骨架,进行计算和检验,直到满足设计要求为止。
6.设计印制板开关电源的印制板设计与一般电子线路的印制板设计既有相同之处,双有不同的特点。
一般电子线路的印制板设计中提到的布局、布线及铜线宽度与通过电流的关系等原则,在开关电源的印制板设计中也同样适用。
开关电源中除了常用标准封装的电阻、电容以及集成电路以外,还包含着大量非标准封装的电感、高频变压器、大容量电解电容、大功率二极管、三极管以及各种尺寸的散热器等元件。
这些元件的封装要在印制板设计之前自行确定,可以根据厂家提供的外形尺寸或实际测绘确定。
开关电源的印制板设计还要特别注意以下问题:(1)元件布局问题。
(2)地线布线问题。
(3)取样点选择问题。
开关电源中的元件布局,重点考虑主电路关键元件。
开关电源中输入滤波电容、高频变压器的一次绕组和功率开关管组成一个较大脉冲电流回路。
高频变压器的二次绕组、整流或续流二极管和输出滤波电容组成另一个较大脉冲电流回路。
这两个回路要布紧凑,引线短捷。
这样可以减小泄漏电感,从而降低吸收回路的损耗,提高电源的效率。
开关电源中的地线回路,不论是一次还是二次,都要流过很大的脉冲电流。
尽管地线通常设计的较宽,但还会造成较大的电压降落,从而影响控制电路的性能。
地线的布线要考虑电流密度的分布和电流的流向,避免地线上的压降被引入控制回路,造成负载调整率下降。
开关电源中取样点选择的选择尤为重要,在取样回路中,既要考虑负载电流产生的压降,也要考虑整流或续流电路产生的脉冲电流对取样的影响。
取样点应该尽量选择在输出端子的两端,以便得到最好的负载调整率。
7.安装调试安装前准备好各种元器件、常用字的工具和材料。
正确使用得心应手的工具,既可提高工作效率,又能保证装配质量。
分立元件在安装前要全部测试。
先安装体积小、高度低的电阻和二极管元件,然后是集成电路、晶体管、电容器等,最后安装较大尺寸的散热器。
注意有极性的电子元器件的极性标志。
不同尺寸的引脚和焊盘应选用不同功率的电烙铁焊接,以保障焊接质量和可靠性。
调试步骤按以下顺序进行:(1)准备调试仪器。
(2)通电前检查。
(3)通电后观察。
(4)性能测试。
调试前准备好相关调试仪器,开关电源的调试仪器主要有隔离变压器、自耦调压器、交流电压表、交流电流表、直流电压表、直流电流表和双踪示波器。
其中电压、电流表可用几块同型号的数字万用表代替。
电路安装完毕后,不要急于通电,首先要根据电路原理图认真检查电路接线是否正确,元器件引脚之间有无短路,二极管、三极管和电解电容极性有无错误等。
然后连接相关测试仪器,检查仪器仪表档位是否正确,通电前确保自耦调压器触头处于足够低的输出电压位置,电路是否需要接入最小负载以及负载连接是否正确等。
电源接通后不要急于测量数据,应首先观察有无异常现象。
调节自耦调压器触头,使输入电压逐渐升高,用示波器观测功率开关晶体管的集电极或漏极的电压波形,这一点最为重要。
该电压波形可以反映出尖峰电压大小以及开关管是否饱和导通,是防止开关管损坏的最佳观测点。
此外还要观察输入电流是否过大,有无冒烟,是否闻到异常气味,手摸元器件是否发烫等现象。
开关电源正常工作之后,可以进行性能测试。
首先是稳压范围的测试,在轻载条件下,将输入电压从最小值开始逐渐升高到最大值,观察输出电压是否稳定。
然后是负载特性的测试,在额定输入电压条件下,将负载电流从最小值开始逐渐升高到最大值,观察输出电压是否稳定。