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，我?guī)兔Ψ治觥?br /> 我只帶大家設(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。

注：在這里我會(huì)更多的選擇是經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算，有需要分析的，可以拿出來再討論。

2.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. 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)。

4. 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。

先附上相應(yīng)的原理圖

不需要啟動(dòng)電阻的，因?yàn)檫@顆片子里已經(jīng)集成了一個(gè) 高壓啟動(dòng)電流源 如下圖：

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

一個(gè)很有深度的問題，同時(shí)也是 VIPer53 異于其它 single chip power 的優(yōu)點(diǎn)

R205 斷開或相當(dāng)于光耦拆掉（相當(dāng)于副邊失反饋），電源依然會(huì)正常工作，此時(shí)進(jìn)入原邊反饋模式 PSR，參考框圖部分 Vdd 引腳的中間那個(gè)運(yùn)放，此時(shí)會(huì)與 COMP 腳上的 一階慣性環(huán)節(jié)形成穩(wěn)定的 PWM 控制系統(tǒng)

參考電路圖如下：

5. 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。

6. 設(shè)計(jì)變壓器進(jìn)行計(jì)算(續(xù)2)上面計(jì)算了變壓器的電感量，現(xiàn)在我們還需要得到相應(yīng)的匝數(shù)才可以完成整個(gè)變壓器的工作

1）計(jì)算導(dǎo)通時(shí)間 Ton周期時(shí)間 T = Ton + Toff = 1/FswTon = T * DmaxFsw , Dmax 都是已知量 70kHz , 0.45 代入上式可得Ton = 6.43us

2）計(jì)算變壓器初級(jí)匝數(shù)Np = Vin(min)*Ton/(ΔB × Ae) = 120Vdc * 6.43us/(0.2 * 82mm2) = 47 T（這里的數(shù)是一定要取整的，而且是進(jìn)位取整，我們變壓器不可能只繞半圈或其它非整數(shù)圈）

3）計(jì)算變壓器 12V 主輸出的匝數(shù)輸出電壓(Vo):

12 Vdc整流管壓降(Vd): 0.7

Vdc繞組壓降(Vs): 0.5

Vdc原邊匝伏比(K) = Vi_min / Np= 120 Vdc / 47 T = 2.55輸出匝數(shù)(Ns) = (輸出電壓(Vo) + 整流管壓降(Vd) + 繞組壓降(Vs)) / 原邊匝伏比(K)= (12 Vdc + 0.7Vdc + 0.5Vdc) / 2.55 = 6 T (已取整)

4）計(jì)算變壓器輔助繞組(aux turning)輸出的匝數(shù)計(jì)算方法與12V主繞組輸出一樣因?yàn)?ST VIPer53DIP 副邊反饋需低于 14.5 Vdc，故選取 12 Vdc 作為輔助電壓；Na = 6 T到這一步，我們基本上就得出了變壓器的主要參數(shù)原邊繞組：47T 原邊電感量：0.77mH 漏感< 5%* 0.77mH = 39uH12V輸出： 6T輔助繞組：6T下一步我們只要將繞組的線徑 股數(shù) 腳位 耐壓 等安規(guī)方面的要求提出，就可以發(fā)給變壓器廠去打樣了至于氣隙的計(jì)算，以及返回驗(yàn)證 Dmax 這些都是一些教科書上的，不建議大家死搬硬套，自己靈活一些

6. 設(shè)計(jì)變壓器進(jìn)行計(jì)算(續(xù)3)
上面計(jì)算出匝數(shù)以后，可以直接確定漆包線的粗細(xì)，不需要去進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算
線徑與常規(guī)電阻一樣，都是有定值的，記住幾種常用的定值線徑
這里，原邊電流比較小，可以直接選用 φ0.25 一股
輔助繞組 φ0.25 一股
主輸出繞組 φ0.4 或 0.5 三股，不用選擇更粗的，否則繞制起來，漆包線的硬度會(huì)使操作工人很難繞
很多這一步“計(jì)算”過了以后，還會(huì)返回計(jì)算以驗(yàn)證變壓器的窗口面積
個(gè)人認(rèn)為返回驗(yàn)證是多余的，因?yàn)槔@制不下的話，打樣的變壓器廠也會(huì)反饋給你，而你驗(yàn)證通過的，在實(shí)際中也不一定會(huì)通過；
畢竟與實(shí)際繞制過程中的熟練度，及稀疏還是有很大關(guān)系的

再下一步，需要確定輸入輸出的電容的大小，就可以進(jìn)行布局和布板了。

7. 輸入輸出電解電容計(jì)算
輸入濾波電解電容
Cin = (1.5~3)*Pin
輸出濾波電解電容
Cout = (200~300)* Io
上面我們計(jì)算出輸入功率 30W
所以 Cin = 45 ～ 90 uF
從理論上來說，這個(gè)值選的越大，對(duì)后級(jí)就越好；從成本上考慮，我們不會(huì)無限制的去選取大容量
此處選值 47uF/400Vdc 85℃ 或 105℃ 根據(jù)相應(yīng)的應(yīng)用環(huán)境來決定；電容不需要高頻，普通低阻抗的就可以了
輸出電流是 2A
Cout = 400～600uF
此處電容需要適應(yīng)高頻低阻的特性，這個(gè)值也可以選值變大，但前提必須是在反饋環(huán)內(nèi)
因?yàn)槭情]環(huán)精度控制，故取值 470uF/16Vdc
這里電源就可以選兩顆 470uF/16Vdc，加一個(gè) L，阻成 CLC 低通濾波器
基本上到這里，PCB 上需要外形確定的器件已經(jīng)完成，即PCB封裝完成；
下一步就可通過前面的原理圖(SCH) 定義好器件封裝。

8. PCB Layout
上面已經(jīng)確定變壓器，原理圖，以及電解電容，其它的基本上都是標(biāo)準(zhǔn)件了
由 sch 生成網(wǎng)絡(luò)表，在 PCB file 里定義好板邊然后加載相應(yīng)的封裝庫(kù)以后，可以直接導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表，進(jìn)行布局；因?yàn)檫@個(gè)板相對(duì)比較簡(jiǎn)單，也可以直接布板，導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表是一個(gè)非常好的設(shè)計(jì)習(xí)慣
PCB layout 重點(diǎn)不是怎么連線，最重要的是如何布局；一般來說布局OK的話，畫板就輕松多了
在布局與布板方面，
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)
2) 地線盡量的短和寬大，保證相應(yīng)的零電平有利于基準(zhǔn)的穩(wěn)定；同時(shí) VIPER53DIP 這顆 DIP-8 的芯片散熱的重要通道
3) 在 di/dt dv/dt 變化比較大的地方，盡量減小環(huán)路和加寬走線，降低不必要的電感特性

附上相應(yīng)的圖， N久之前的版本，可以改進(jìn)的地方很多，各位自行參考：目前這一塊板仍一直在生產(chǎn)

9. 確定部分參數(shù)
我們前幾步已經(jīng)計(jì)算了變壓器，PCB Layout 完成以后，此時(shí)就可以確定變壓器的同名端,完整的定義 變壓器，并發(fā)出去打樣或自己繞制
EER28/28L 骨架是 6 + 6
原邊： 1 -> 3 輔助： 6 -> 5 輸出：7，8，9 -> 10，11，12
對(duì)于輸出的腳位，我們可以用兩個(gè)，或者全用上，看各位自己的選擇
從原理圖及 PCB 圖上，1，6，7，8，9 為同名端，自己繞制時(shí)，起線需從這幾個(gè)腳位起，同方向繞制
變壓器正式定義：
1 -> 2 : φ0.25 x 1 x 24T
7 -> 10 : φ0.50 x 2 x 6T
8 -> 11 : φ0.50 x 2 x 6T
9 -> 12 : φ0.50 x 2 x 6T
2 -> 3 : φ0.25 x 1 x 23T
6 -> 5 : φ0.25 x 1 x 6T
2,4 并剪腳
L1-3 : 0.77mH 0.25V@1kHz 漏感低于 5% 磁材：PC40 或等同材質(zhì)
高壓：
原邊vs副邊 ：3750Vac@1mA 1min 無擊穿無飛弧
副邊vs磁芯 ：1500Vac@1mA 1min 無擊穿無飛弧
阻抗：
原邊vs副邊/繞組vs磁芯 ：500Vdc 阻抗>100M
備注：這里采用三文治繞法，目的是為了降低漏感
輸出所有腳位全用上，目的是不浪費(fèi)，同時(shí)降低輸出繞組的內(nèi)部阻抗

可以將 PCB 和變壓器發(fā)出去打樣了， 剩下就是確定更多的參數(shù)并備料

9. 確定部分參數(shù)(續(xù)1)
D101～D104： Iav = 0.25A 選 1N4007 （1000V@1A） 當(dāng)然選 600V 的也沒有問題
snubber circuit (RCD 吸收) ： R101 - 100k 1W C101 - 103@1kV（高壓瓷片電容）
D105 - FR107(選 600V 的超快恢復(fù)也可以)
這部分可以計(jì)算，也可以直接選用經(jīng)典的參數(shù)，在調(diào)試時(shí)，再進(jìn)行繼續(xù)來檢驗(yàn)
D201: MBR10100
耐壓：> Vo + Vin(max)* Ns/Np = 12V + 375Vdc * 6/47 = 60V
D106: FR107 （耐壓計(jì)算同上，選 FR101亦可，盡快將電源里器件整合，故選 FR107）
R102: 是一個(gè)分壓電阻，主要用來限制 Vdd 的電壓；0～100R 范圍內(nèi)選，調(diào)試時(shí)，根據(jù)具體情況調(diào)整
R103，C105: 這部分是 ST VIPER53DIP 設(shè)定開關(guān)頻率的，70kHz 可查datasheet 中的頻率設(shè)定表，可知 R103 - 10k C105 - 222
8腳 TOVL 是一個(gè)延時(shí)保護(hù)的，此處可以直接選 104 具體參數(shù)，根據(jù)應(yīng)用時(shí)，來調(diào)整這個(gè)值
1腳 comp 是一個(gè)補(bǔ)償反饋腳，給出一組驗(yàn)證過的參數(shù)：R104 - 1k
C104 - 47uF/50V(電解電容) C103 - 104 這是一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)，在副邊反饋狀態(tài)下，以副邊反饋的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)為主，在失反饋此補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)才變?yōu)橹骶W(wǎng)絡(luò)
IC102 - 選用 PC817C 就OK了，不需要要求太高的 CTR 值
L201 - 10uH 3A 的工字電感，與 E201 E202 形成一個(gè)低通濾波器，能更好地抑制紋波，可計(jì)算，在這里我不提倡來計(jì)算，可以根據(jù)調(diào)試中所碰到的問題再來調(diào)整
IC201 - TL431 TO92 封裝，ref - 2.5V
R205 - 1k 這個(gè)值的計(jì)算> Vo - Vopdiode(光耦內(nèi)發(fā)光二極管的壓降)/Imin(光耦發(fā)光二極管 最小擊穿電流)
保證 R205 的選擇能夠在正常狀態(tài)下，有效擊穿光耦內(nèi)部的發(fā)光二極管
R204 R202 - 18k 4.7k 根據(jù)公式 2.5V/R202 = Vo/(R202+R204) 可計(jì)算
C202 - 104 這個(gè)也可以到時(shí)根據(jù)實(shí)際情況來調(diào)整，不需要去用公式進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算
CY103 - 這個(gè)是Y電容 可以選 222@400Vac，具體根據(jù)安規(guī)的耐壓來選取,都可以在后續(xù)的工作中進(jìn)行調(diào)整

10. 調(diào)試過程

到以上部分，基本上一個(gè)電源算是設(shè)計(jì)完成，后面的就是焊板調(diào)試過程

調(diào)試所需要的簡(jiǎn)單設(shè)備（必需的）：
調(diào)壓器，示波器，萬用表
輔助設(shè)備：功率計(jì)，LCR電橋，電子負(fù)載
焊完板以后，進(jìn)行靜態(tài)檢查，如果有 LCR 電橋的話，可以先測(cè)一下變壓器同名端，電感量等參數(shù)以后再焊接

靜態(tài)檢查，主要看有沒有虛焊，連錫等

10. 調(diào)試過程(續(xù)1)

靜態(tài)測(cè)試以后，可以用萬用表測(cè)一下輸入，輸出是否處于短路狀態(tài)

剩下就可以進(jìn)行加電測(cè)試了
開關(guān)電源的AC輸入 接入調(diào)壓器，或者 AC輸入 接入功率計(jì)再接至調(diào)壓器
調(diào)壓器處于 0Vac
示波器 接在 ST VIPER53DIP 的 D S 兩端 或 初級(jí)繞組兩端亦可，交流耦合
萬用表電壓檔測(cè)輸出，并空載
接通調(diào)壓器電源，開始升壓，不需要快速，同時(shí)觀看示波器
從 0Vac 開始升，會(huì)看到示波器上波形會(huì)有浮動(dòng)（改成直流耦合會(huì)很清楚看到電壓在上升）
當(dāng)調(diào)壓器的電壓 至 40～60Vac 區(qū)間時(shí)，如果示波器波形還沒有變化的話，退回 0Vac，重新檢查電源板
一般空載狀態(tài)，在 40～60Vac 區(qū)間時(shí)，開關(guān)電源會(huì)開始工作，ST VIPER53DIP 也會(huì)進(jìn)入工作模式，示波器上 Vds 波形會(huì)開始正常
看輸出電壓是否達(dá)到預(yù)設(shè)值？ 未達(dá)到，退回 0Vac 檢查采樣，反饋及輸出回路
如果都 OK 的狀態(tài)下，再考慮將輸入電壓升至 220Vac
遵循以上步驟調(diào)試的話，不會(huì)出現(xiàn)爆片或炸機(jī)現(xiàn)象
備注：示波器需要隔離，或只允許 L N 輸入，未隔離條件下 PE 的線不能接入，否則極易造成短路

激動(dòng)人心的一刻到了，are you ready? go... ... 人生的第一塊電源就要誕生了

startup， 走起 ... ...

帶載還是建議一點(diǎn)一點(diǎn)地加，也監(jiān)控著示波器，這里就省去一步一步加載過程，直接上手了

純粹無聊，雜耍的，對(duì)自己要有信心噢！

最后總結(jié)：

其實(shí)開關(guān)電源入門很簡(jiǎn)單，最好的入門是選用單片的，畢竟省去了 啟動(dòng)電阻，電流檢測(cè)電阻，MOS及驅(qū)動(dòng)，保護(hù)電路等各種不確定因素的問題。

等真正入門了，積累一定的經(jīng)驗(yàn)，再采用分立的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)就簡(jiǎn)單多了，凡事先易后難才有進(jìn)步

備注：等有時(shí)間再上技術(shù)提升篇吧！！一滴水可以折射整個(gè)世界，當(dāng)你熟悉一個(gè)小電源系統(tǒng)時(shí)，整個(gè)大功率系統(tǒng)就盡在掌握了