【文原创】初学者怎样去学习和研发开关电源，实例技术和方案分析

        前一阵子有几个在初学开关电源的同行在问我怎样去学好开关电源并需要哪些学习资料，还有几个在找工作的师弟也在问电源这一行业发展前景怎样，怎样才能学好它。由于前段工作忙，和他们也是浅浅地讲了讲，估计说的不是很详细，正好借助21世纪电源网举办“龙腾杯”原创技术分享大赛这个平台，想分享一下个人的经验，希望对正在踏入电源行业的同行们有所帮助。也发愁定个什么样的标题才恰到好处，就唐突弄了个标题（标题貌似有点大了哈），废话少说，下面言归正传。
          关于学习开关电源，大家都很清楚，要学好电路，模数电，自控，工程电磁场这些大学专业课，甚至还要看一些开关电源设计之类的专业书籍，如果能学好以上书籍，电路一类的基本知识就算了解了，但是要学好开关电源，单单有以上理论是不够的，还要深入实践，并且还要有一套行之有效的学习研发方式，也就是说拼命苦干是不会起很大作用的，最重要的是高效的方法。           下面我选择一款简单的电源设计方案，来谈一下怎样去思考，去分析，去设计；要注意什么，要学习那些，要总结那些，也就是“边练边学边讲解”这种思维吧。
            现在要设计一款如下规格的开关电源：
            1.输入电压范围(InputVoltage Range)：90~264Vac （100-240Vac典型输入电压）                                          
            2.输入频率范围(InputFrequency Range )：47~63Hz  (50-60Hz典型输入频率)
            3.输出电压和电流(OutputVoltage and Current)：+12V,3.0A      
            4.输出电压范围(Output Voltage Rating)：+11.4V~+12.6V（±5%）
            5.负载调整率(Output Voltage Load Regulation)：5%
            6. 线性调整率(Output Voltage Line Regulation)：1%
            7.Rippleand Noise：120mVPk to Pk
            8.效率：83%  （At typical voltage Full Load at least 10 minut）
            9.平均效率：84.8% （Averageefficiency of 25%, 50%, 75% and 100% load  at115Vac /60Hz and 230Vac/50Hz.）
            10.待机功耗：0.3W (At typical voltage)
            11.过流保护 (Over Current Protection)：4.5Amax （1.2~1.5倍输出电流）
            12.过压保护（Over Voltage Protection）：18Vmax （1.2~1.5倍输出电压）
            以上规格是一款电源最基本的电气特性（另外还有开机时间，保持时间，上升时间，过温保护等电气特性；Hi-pot, surge, EMI, ESD, EFT 等重要安规管控特性，这些特性我会在下面的设计中提到并作分析），设计之初首要要了解以上基本要求，通过规格找设计元素，这样才能慢慢拿出方案。
           针对以上规格，我们主逐条分析解读并拿出设计方案，设计计算公式，原理图和实验测试结果。
            实际情况下，客户会给我们提出如上所示的规格及要求，那么我们就要做得满足功能，又要廉价，如果拿出高成本的方案去做，肯定不赚钱。先看总功率是30W，输出电压也是常用的的12V,考虑到拓补结构，flyback再合适不过了，输出电流也不高，直接Schottky 整流（如果是大电流的话要用同步整流了），恒压电路用431加光耦 电压采样反馈就可以了，这样基本的架构就出来。为了方便讲解，我先把原理图贴出来了。
         
          画了好几晚上原理图，这一款驱动IC采用的是通嘉的LD5530，(另两款驱动IC采用的是ST的UC3842 ),IC资料可以自行在网上下载。


,此款IC特点如下（分析IC的特殊功能，就是为了让我们在设计中能够发现很多意想不到的特点，可以为我们的设计和方案的快速决定节约很多时间。很多初学者们在设计电源时常常忽略对IC的解读，以至于在设计完成时也不知道IC都有哪些特别的功能，也说不出IC的应用技巧，使设计出的电源出现很多明明可以避免的问题，所以帖子的开始我从解读IC的功能开始）：                                                                                                                              

  解   释   分  析

• High-Voltage CMOS Process withExcellent ESD protection---------------具有很好的ESD保护功能，此性能的好坏可以决定工厂量产时产品的良品率，以及抗ESD干扰的等级。
• Very Low Startup Current (<1μA)---------------非常低的启动电流，这一点可以反映出IC的功耗非常低，可以保证待机功耗可以做的比较低一点。
• Current Mode Control--------------电流模式控制，此IC应用的峰值电流模式检测，它的优点是暂态闭环响应较快，对输入电压的变化和输出负载的变化的瞬态响应均快，控制环易于设计，输入电压的调整可与电压模式控制的输入电压前馈技术相妣美，简单自动的磁通平衡功能，瞬时峰值电流限流功能，固有的逐个脉冲限流功能，自动均流并联功能。。
• Green Mode Control--------------可以理解为节能模式，相当于burst mode，在轻载情况下效率会比较高，缺点是如果在Green Mode的进入退出点设置不恰当，会使电源 有异音，纹波也可能不会太好，此时情况下，要保证变压器的设计恰当一点及工艺好一点，反馈也好调好。
• LEB (Leading-Edge Blanking) on CS Pin---------前沿消隐，这是最常见最必须的功能，初学者可以好好看看研究一下是怎么回事，建议看看CS Pin的开机时电流瞬态波形就明白了。
• Internal Slope Compensation---------------内部斜坡补偿，此功能相当重要，有了此功能在设计变压器时，占空比可以大于0.5，这样变压器可以在瞬态拉较大的载。（没有它的话，如果占空比超过50%，电感电流的上升时间就大于整个周期的50%，那么电流下降时间就小于一个周期的50%’。在较短的时间内，电流还没有来得及回到静态初始值，下一个周期接着又开始了。下一个周期的初始电流变大了。在接下来的这个周期里，电感电流很快就上升到参考点，使导通时间变短，占空比变得更窄；和上一个周期相比，这个周期的占空比减小到50%以内。但是这样又导致关断时间太长，下一个周期电流的初始值太小，又使得占空比再一次超过50%。如此循环，电流以间隔一个周期过大和过小的方式出现振荡。斜坡补偿基本上是在电流上迭加一个固定斜坡的信号。由于所迭加的斜坡是一个固定值，电流闭环的影响可以得到较好抑制。）
• OVP (Over Voltage Protection) onVcc Pin-------------这个功能有了更好，就不说。
• Adjustment OVP(Over Voltage Protection) on CS Pin-----------有了这个功能就可以在初级做过压保护了，可以方便控制节约成本。但是一定要调好，不要和下面的OCP有冲突。
• Adjustment OCP(Over Current Protection) on CS Pin------------可以做过流保护，一般都有。
• OTP (Over Temperature Protection)through a NTC-----------过温保护，有则更好。
• OLP (Over Load Protection)---------这个可以理解为过功率保护，是在反馈脚做的保护，一定要好好看看手册，设计时注意不要和过压保护冲突了，如果过流点偏低，在做过压保护时可能会先触发OLP。
• 250/-500mA Driving Capability---------------看此驱动能力，足以。
  

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2015-11-25 21:27 上传

点击文件名下载附件 如果是在校大学生以及刚入门的初学者，我建议在看帖子前，先把文档（这文档算是我初学电源时，接触的最早，看的次数最多的资料了）下载下来，看一看，弄懂里面的知识点。他们都是学习开关电源的基础知识，希望对大家特别是爱好开关电源的初学者们提供最大的帮助！
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