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原创 第十期产品组

步步惊心——设计一款反激开关电源所经历的那些坎

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wangdongchun
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副总工程师
  • 2018-11-25 22:52:48
如果楼主的作品对你的研发学习和知识储备有了很大的帮助,欢迎点击活动页面投上你宝贵的一票吧!   


写在前面的话

十月份,本人接受公司指派为某设备生产工厂按其要求设计一款开关电源。岂料当初本人认为非常简单的任务却在设计和实际制作、检测当中屡发情况,仅此一个项目就耗费了笔者近20余天的时间,可谓十分坎坷。   由于该次设计工作经历,令笔者非常难忘加之设计修改过程当中,有不少经验对于一些开关电源初学者或者新手而言有非常不错的借鉴和参考价值,故本人抽时间将其归纳总结一下,分享给各位电源网的坛友,还望大家能够喜欢,同样期待大家能畅所欲言,共同学习。

设计过程
设备工厂的工作人员在初次接触时,给本人的要求非常简单——设计一款尺寸在15*10cm以内的开关电源,输入电压为AC127V(后来得知该电压等级为煤矿低压照明电压等级),输出电源为DC12V 5A。因为以前笔者经常接触反激开关电源,故理所当然的本人将该形式的电路纳为该设计的首选。
在动手设计之前,公司领导告知本人由于现在UC38xx系列的反激开关电源已经太普遍了,而且极易被用户抄板反绘,故要求笔者换一种不太常见的IC来搞。于是乎本人遭遇了设计过程当中第一坎 IC选择坎。
经过仔细分析和对比后,本人选择了LD7575这款IC。 LD7575PS为双列8脚SOP封装。工作电压为30V,工作温度为-40~85℃,功耗为400mW,工作频率为50~130KHz。是高性能的PWM控制器,具有较好的节能特性。内部集成有高电压CMOS处理器、高电压(500V)启动电路、振荡驱动电路及欠电压/过电压/过电流保护电路。内设置无损耗高压电流源,可以省去普通开关电源的启动电路;它的外围元件很少,仅用几只阻容件,就可以构成低成本高性能单端反激开关电源

  引脚封装图: 1.jpg

关于该款IC的资料,本人一并上传,希望有兴趣的坛友可以自行下载学习。
这是本人所遇的第一个坎-----电源IC坎,就这么搞定了,不过一波不平 一波又起,欲知后事如何,且待笔者下回再叙。
书接上回,话说本人决定采用LD7575做为此次设计电源IC后,便着手进行相应的准备工作。可就当本人将大致的原理图绘制的差不多时,客户居然提出了要求,由于实际环境当中条件要求,还需要使用到AC36V这种电源电压等级!当时本人十分生气,这不明显的坑人嘛!可是公司却逼着本人按照客户的要求完成工作。
没办法本人只得开动脑筋,在本人迷茫之际,突然想到了工业设备当中220/380v通用的交流焊机,在220v时为了满足焊机的工作电压,而采取了倍压电路。于是本人便加入了AC36V时的倍压电路,为了便于选择AC127 AC36两种电压等级的输入,我又在线路中加入了选择开关(本想搞成自动转换形式的电路,无奈公司要求的成本卡的很严)。为此请各位参考一下我手绘的示意图。
2.png

ld7575中文资料.pdf

803.26 KB, 下载次数: 11, 下载积分: 财富 -2

nc965
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版主
  • 2018-11-26 10:09:43
 
步步惊心?没那么恐怖哈!
wangdongchun
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副总工程师
  • 2018-11-26 12:35:39
 
稍安勿躁   且待后面故事发展     版主是电源高手,还望多多赐教
靖哥哥
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高级工程师
  • 2018-11-26 11:11:30
 
跟着楼主学习下
nc965
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版主
  • 2018-11-26 11:21:08
 
广告套路
何仙公
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版主
  • 2018-11-26 11:26:07
 
很好调的啊,就是没有软启动!是不是掉坑里了
wangdongchun
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LV8
副总工程师
  • 2018-11-26 12:34:04
 
没有掉坑里,只是服务对象要求有些奇葩,后面会继续分享的,稍安勿躁
星宇
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版主
  • 2018-11-28 23:13:15
 
或许对你来说好调,任何事情都没绝对的,就比如说,你做的移相全桥,输出二极管尖峰很高,而我做的就干干净净的,想要尖峰都没有!
wangdongchun
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副总工程师
  • 2018-11-29 12:40:11
 
多谢版主理解,每个人的主攻方向不一样,所以要用包容心来看每位坛友的帖子。由于这两天调试电瓶车司控器没有精力编辑,过几天有空后会继续补充完整的
wangdongchun
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LV8
副总工程师
  • 2018-11-30 22:45:28
 
说完开局和客户突然篡改要求这两个小插曲,本人经过2天的摸索后将开关电源部分的电子电路图搞了出来。 1.png 这就是本人所绘制的开关部分原理图(先请大家忽略右侧部分线路)。该线路同UC38XX系列反激IC的经典线路可谓差距不大。在图二当中,大家可以看到在38xx电路当中存在的各种检测功能线路在LD7575当中均有出现,同样是采用PC817此类光耦来作为反馈检测元件。 1.png
本以为电路原理图绘制完成后,经过仿真后能一次搞定,无奈设计之路绝没有一次通过之说。在仿真测试和实际布板测试后,居然发现开关电源部分一次侧对二次侧有一定的干扰,也就是说一次侧输入电源中的电磁干扰已经污染到了二次侧,为此本人必须有针对这个现象开展有必要的改进了。
wangdongchun
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LV8
副总工程师
  • 2018-12-2 23:06:19
 
上回说到,在仿真过程当中居然发现开关电源一次侧同二次侧之间存在一定的电磁干扰现象,而这一点对于从事煤矿设备生产的企业是不允许的!为此本人决定采取最简单的方法既重新对Y电容的布局加以修改和调整补充知识:Y电容的接法则相对复杂一些。Y电容一般分为Y1和Y2,(注意这里Y1和Y2是安规的编号,也有人称为Ya和Yb),既可同时使用,也有单独使用。Y1或者Y2同时使用时,Y1和Y2分别跨接在电力线丙线和地之间(L-E,N-E)。分四种情况分别是:
连接到初级高压和次级输出正
连接到初级高压和次级地线
连接到初级地和次级正
连接到初级地和次级地
一番紧张的实验后,本人在该设计线路当中将Y电容置于 开关电源输入侧地同次级输出端地之间才最后摆平了。大家请看线路图为 所加Y电容的具体位置。 3.png


YTDFWANGWEI
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版主
  • 2018-12-7 09:25:42
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你第一张图,也画了Y电容吧?也是处于初级跟次级的地之间。
wangdongchun
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副总工程师
  • 2018-12-7 12:40:43
  • 倒数3
 
这是成品图,原来的初步设计当中没有
airut
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初级工程师
  • 2018-12-7 13:27:09
  • 倒数2
 
您好,问一个关于二次侧地的问题,我也用了Y电容跨接在一二侧的地上,但是接了RT后觉得二次侧这个地有问题了,如果热敏电阻RT左边是地,那么RT右边的GND是哪里?之前还没有接过RT,可能这个问题有点无知。
wangdongchun
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LV8
副总工程师
最新回复
  • 2018-12-7 21:45:52
  • 倒数1
 
你好坛友  对于你所说RT的含义不是太明确  望详细说一下
lahoward
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总工程师
  • 2018-11-29 16:50:41
 
我觉得用倍压不一定是好方法,做个宽输入电压的可能会更好些。
wangdongchun
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副总工程师
  • 2018-11-29 18:35:10
 
这个问题由于成本预算限制,只能这样了。感谢你的建议
星宇
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版主
  • 2018-12-2 21:25:16
 
还手工画图?
wangdongchun
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LV8
副总工程师
  • 2018-12-2 22:06:50
 
习惯  本人半路改行的  早前对电子绘图不了解 形成手工绘图的习惯了 现在都是让身边的年轻人帮着生成电子版的线路   有画电子版的时间我认为还是多来论坛借鉴学习一下其他坛友的经验为好
xiaoliusheng
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LV3
助理工程师
  • 2018-12-3 15:22:17
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楼主手工画图好工整...  

wangdongchun
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副总工程师
  • 2018-12-3 18:46:28
  • 倒数9
 
过奖了,只是习惯而已
JOHNMALIHONG
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LV1
本网技工
  • 2018-12-5 10:08:55
  • 倒数8
 
实际经验很珍贵,跟着楼主学学
wangdongchun
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副总工程师
  • 2018-12-6 23:12:38
  • 倒数7
 
书接上回
聊完Y电容,本人就准备将该线路图转化为实际线路。可是客户却再一次提出,由于该电源是井下环境当中使用----既输出端必须要达到本质安全性标准(简单来说当输出端电源短路时,电源短路过程中的能量要低于引起瓦斯爆炸的能量)!这帮奸商呀!不过领导硬逼着我继续改进线路,我也只能硬着头皮继续搞下去。
作为短路保护无外乎对电源输出侧进行电流和电压两个方面的采样,并加以运放比较再控制开关电源回馈线路当中光耦,从而达到控制电源IC的目的。
对此本人借鉴原来所搞过的电路采用LM358来作为基础比较运放单元,另外为了稳妥起见本人有采用带有基准稳压电路的低功耗运放103AIW,来进一步稳妥地搞定保护线路,毕竟安全无小事呀!对于这款IC的有关资料,有兴趣的坛友可以参考一下这个链接当中的内容https://wenku.baidu.com/view/0fedca1fb7360b4c2e3f641d.html
再经过一番计算后,本人将保护部分的线路 设计如下: 4.png
YTDFWANGWEI
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版主
  • 2018-12-7 09:29:07
  • 倒数5
 
这个不能说是客户的原因,我觉得属于自己信息了解不透彻的原因,如果你们再接到需求的时候,知道这个产品是应用于矿山的,就应该主动去了解询问是否要满足本安标准的要求,这个应该是属于设计人员需要主动了解的。
wangdongchun
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副总工程师
  • 2018-12-7 12:39:49
  • 倒数4
 
坛友说的也不错,以后我加以改进
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