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acdc电源模块电路设计的步骤

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2020-07-30

即使电源工程师拥有足以理解电路图的知识,必须确认设计顺序和相关项目才行只有这样才能在工作时记住图纸以外的工作和具体步骤。虽然基于经验的做法和判断是非常重要的诀窍,但在设计电路上,必须结合理论、知识以及经验,以带来相辅相成协同效应的方法。 下面简单介绍下acdc电源模块电路设计的步骤

 

1、首先是决定模块电源设计规格,接着一边选择能满足该规格的ic和部件,一边进行设计。除了电路图外,还必须设计基板的线路。之后是进行试作和评估、量产流程。第二个步骤为选择电源ic,但在设计基板电源时,几乎都会设计成使用电源ic的电路,因此次一个步骤才会是选择电源ic

 

负责设计的工程师其工作范围会因为公司和各种因素而不同例如原本认为不算设计工作范围,但可能会和出货检查的方法、调查不良品等有关。这些都必须反馈至设计上,且在市场推出产品时,也须完成类似上述的相关制程。

 

2、初期设计中最重要的就是明确要求规格。这原本就是一开始最重要的步骤,如果未决定整个电路基板的规格,无可避免地没有办法决定acdc电源模块规格,但却常听到愈接近设计期间,才手忙脚乱的开始设计。正因为一开始未做出决定,将无法继续进行下去,必须利用暂时规格,根据推算出必要电压的负载电流,开始着手设计。

 

在开始时必须决定的主要内容如下所述

(1)输入电压范围、输出电压及精度;

(2)负载电流、有无瞬态;

(3)待机时功耗、效率;

(4)温度范围、冷却方式;

(5)尺寸大小、高度;

(6)保护功能,例如过压、过热、短路、过载等;

(7)应该环境,例如工业、车载、航天、军工等;

(8)成本

 

如果要出口到国外的产品,必须具备支持该国电压、全球电压的通用输入规格。有的国家电压不稳定,讨论该国容许误差的范围为多少等许多注意事项。件选择也会出现相当大的波动,这代表在开始时,必须尽可能多的收集相关信息。严格说来,即使规格不清不楚,但仍必须硬着头皮着手设计。目的为期限内设计出正确的acdc电源模块,设计上必须保持机动。

 

3决定规格后,接下来就是选出能满足该规格的电源ic。根据要求事项,决定适合的acdc方式为变压器方式开关方式降压或升压,线性或反馈,反激式或正激式,绝缘或非绝缘等,并且选择电源ic。也就是说选择电源ic决定了电源方式基本上电源ic必须采用特殊方式,利用决定的方式选择电源ic。在设计使用电源ic时,会因为使用的电源ic来决定电路和件。

 

电源ic规格不一,具备的功能也不尽相同。在选择电源ic时,关键要点为找出具备电源上必要功能的ic。如果在装上电源ic后,为了增加功能还得增加更多外置件和安装面积,且设计和评估的时间也势必增加。如果能顺利使用电源ic,将有助于提升设计的效率。选择时,会有大是包含小在内的提问其实关键要点在于广泛准备高耐压和支持大功率的规格。答案是可兼顾,但考虑效率、外置件调整至优化,因此并不推荐。

 

最后是各厂家所制作的开关电源用ic等元件,彼此之间无法兼容。虽然构造非常相似,引脚配置位置却不同。基本上无法和更换线性稳压器78种系列产品一样随意更换,在设计过程中,规划好基板线路后才变更件,代表着重新设计,因此在选择元件时,必须充分加以讨论。

 

4决定电源ic后,参考该电源ic的技术规格的说明或应用范例,继续进行设计。此时虽然会决定外置的电容器或电阻等的常量,但开关式acdc电源模块上,设计变压器是非常重要的一环。

 

设计外围元件选定:

(1)主要变压元件,有变压器、电桥、二极管、电容器等;

(2)必须使用的电源ic元件;

(3)各种常量的计算及优化;

(4)变压器的设计,如尺寸、l值、匝数、设计构造(线径、层)

 

变压器设计依照以下的步骤进行开始先讨论变压器的尺寸根据模块电源方式、开关频率、输出功率等,决定变压器的尺寸。为了避免磁饱和,决定主要线圈(一次侧线圈)的l值、各线圈的匝数。完成后再进入设计构造。设计构造时,层构造必须考虑结合度,并确保沿面距离符合安全规范,以及确认是否缠绕成骨架有效绕线槽后,再决定线材的线径。

 

5完成图纸和件列表、建立基板布局后,即进入试作、评估性能的阶段。试作阶段从确认基本工作开始不过经常不知道什么工作才是正确的。此时可以利用电源ic厂家准备的评估板或许细部规格会和自己设计规格不同,但仍可作为比较、探讨的样本。

 

电源模块评估项目有测量效率等诸多项目,如果有适用于ac功率计(电力计)将更便利。当然,可以利用电压表、电流表、钳形电流表等进行测量,但仍推荐使用功率计显示效率。务必使用示波器观察各点的波形如果未仔细观察波形,是无法发现异常的波形、噪声和峰波等。评估时,须仔细确认输出电压、负载电流、温度的余量很重要。如果设计上对于温度的余量不足,容易在量产时偏离要求的规格,或因为该批产品影响到不良率。构成电路的件特性都不一样,因此必须要了解件特性,并设计出能达到规格目标的产品。

 

6、调试和优化的工作结束后,开始判断是否可以进入量产。有时可能无法完全满足要求规格会为了满足无论如何都不会退让的规格要求,必须重新设计,或是稍微妥协,讨论如何取得权衡,尽量让全部acdc电源模块接近目标值。最后量产评估没有问题,开始投入生产,出货检查即可销售。


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