第七讲 电源设计流程简介

电子行业中的电路设计与制作流程电子行业是一个快速发展的领域，而电路设计与制作是其中的核心环节。

本文将详细介绍电子行业中的电路设计与制作流程。

一、概述电路设计与制作是电子行业中至关重要的环节，它涉及到各类电子设备的功能实现和性能优化。

电路设计与制作的流程一般包括需求定义、原理设计、电路设计、电路验证和制作工艺等。

二、需求定义在电路设计与制作之前，首先需要明确需求。

这包括了设计电路的功能要求、性能要求和输入输出等参数。

根据这些需求，设计师可以进一步确定电路的类型和拓扑结构。

三、原理设计在需求定义确定后，设计师需要进行原理设计。

原理设计的目的是选择合适的电子元器件，确定电路的工作原理和实现方法。

设计师需要通过理论分析和仿真验证来进行原理设计，以确保设计的可行性和可靠性。

四、电路设计在完成原理设计后，设计师可以进一步进行电路设计。

电路设计包括了具体的电路图设计和电子元器件的选型。

设计师需要考虑电路的稳定性、抗干扰性、功率消耗等因素，并选择合适的元器件进行布局和连线。

五、电路验证完成电路设计后，设计师需要进行电路验证。

电路验证的目的是验证电路的可靠性和性能是否符合需求。

设计师可以通过电路仿真和实验验证来进行。

通过验证结果，设计师可以优化电路设计，提高电路的可靠性和性能。

六、制作工艺经过电路验证后，设计师可以进一步进行电路的制作。

电路制作包括了电路板设计和制作，焊接元器件，安装和测试等过程。

制作工艺需要注意电路布局、连线、焊接质量等因素，以确保电路的正常工作和可靠性。

七、总结电子行业中的电路设计与制作流程是一个多环节的过程，它需要设计师进行需求定义、原理设计、电路设计、电路验证和制作工艺等步骤。

在每个环节中，设计师需要注意电路的功能要求、性能要求和制作工艺等因素，以确保电路的可靠性和性能优化。

综上所述，电子行业中的电路设计与制作流程是一个复杂而重要的环节。

通过对需求的定义、原理设计、电路设计、电路验证和制作工艺的把控，可以实现电子设备的功能实现和性能优化。

【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，我将尽力来进行解答。

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范围输入的，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结构；这样的一个开关电源多项选择择反激式(flyback) 基本上可以满足要求备注一个，在这里我会更多的选择是经验公式来计算，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 拓扑进行设计以后，我们需要选择相应的PWM IC 和MOS 来进行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行分解分立式：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，开始做原理图(sch)，在这里我选用ST VIPer53DIP(集成了MOS) 进行设计，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行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。

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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）。

开关电源设计步骤步骤1 确定开关电源的基本参数①交流输入电压最小值umin②交流输入电压最大值umax③电网频率Fl 开关频率f④输出电压VO(V):已知⑤输出功率PO(W):已知⑥电源效率η:一般取80%⑦损耗分配系数Z:Z表示次级损耗与总损耗的比值,Z=0表示全部损耗发生在初级,Z=1表示发生在次级.一般取Z=0.5步骤2 根据输出要求,选择反馈电路的类型以及反馈电压VFB步骤3 根据u,PO值确定输入滤波电容CIN、直流输入电压最小值VImin①令整流桥的响应时间tc=3ms②根据u,查处CIN值③得到Vimin确定CIN,VImin值u(V) PO(W) 比例系数(μF/W) CIN(μF) VImin(V)固定输入:100/115 已知2~3 (2~3)×PO ≥90通用输入:85~265 已知2~3 (2~3)×PO ≥90固定输入:230±35 已知1 PO ≥240步骤4 根据u,确定VOR、VB①根据u由表查出VOR、VB值②由VB值来选择TVSu(V) 初级感应电压VOR(V) 钳位二极管反向击穿电压VB(V)固定输入:100/115 60 90通用输入:85~265 135 200固定输入:230±35 135 200步骤5 根据Vimin和VOR来确定最大占空比Dmax①设定MOSFET的导通电压VDS(ON)②应在u=umin时确定Dmax值,Dmax随u升高而减小步骤6 确定初级纹波电流IR与初级峰值电流IP的比值KRP,KRP=IR/IPu(V) KRP最小值(连续模式) 最大值(不连续模式)固定输入:100/115 0.4 1通用输入:85~265 0.4 1固定输入:230±35 0.6 1步骤7 确定初级波形的参数①输入电流的平均值IAVG②初级峰值电流IP③初级脉动电流IR④初级有效值电流IRMS步骤8 根据电子数据表和所需IP值选择TOPSwitch芯片①考虑电流热效应会使25℃下定义的极限电流降低10%,所选芯片的极限电流最小值ILIMIT(min)应满足:0.9 ILIMIT(min)≥IP步骤9和10 计算芯片结温Tj①按下式结算:Tj＝[I2RMS×RDS(ON)+1/2×CXT×(VImax+VOR) 2 f ]×Rθ+25℃式中CXT是漏极电路结点的等效电容,即高频变压器初级绕组分布电容②如果Tj>100℃,应选功率较大的芯片步骤11 验算IP IP=0.9ILIMIT(min)①输入新的KRP且从最小值开始迭代,直到KRP=1②检查IP值是否符合要求③迭代KRP=1或IP=0.9ILIMIT(min)步骤12 计算高频变压器初级电感量LP,LP单位为μH步骤13 选择变压器所使用的磁芯和骨架,查出以下参数:①磁芯有效横截面积Sj(cm2),即有效磁通面积.②磁芯的有效磁路长度l(cm)③磁芯在不留间隙时与匝数相关的等效电感AL(μH/匝2)④骨架宽带b(mm)步骤14 为初级层数d和次级绕组匝数Ns赋值①开始时取d＝2(在整个迭代中使1≤d≤2)②取Ns=1(100V/115V交流输入),或Ns=0.6(220V或宽范围交流输入)③Ns=0.6×(VO+VF1)④在使用公式计算时可能需要迭代步骤15 计算初级绕组匝数Np和反馈绕组匝数NF①设定输出整流管正向压降VF1②设定反馈电路整流管正向压降VF2③计算NP④计算NF步骤16~步骤22 设定最大磁通密度BM、初级绕组电流密度J、磁芯的气隙宽度δ,进行迭代.①设置安全边距M,在230V交流输入或宽范围输入时M=3mm,在110V/115V交流输入时M=1.5mm.使用三重绝缘线时M=0②最大磁通密度BM=0.2~0.3T若BM>0.3T,需增加磁芯的横截面积或增加初级匝数NP,使BM在0.2~0.3T范围之内.如BM<0.2T,就应选择尺寸较小的磁芯或减小NP值.③磁芯气隙宽度δ≥0.051mmδ＝40πSJ(NP2/1000LP-1/1000AL)要求δ≥0.051mm,若小于此值,需增大磁芯尺寸或增加NP值.④初级绕组的电流密度J=(4~10)A/mm2若J>10A/mm2,应选较粗的导线并配以较大尺寸的磁芯和骨架,使J<10A/mm2.若J<4A/mm2,宜选较细的导线和较小的磁芯骨架,使J>4A/mm2;也可适当增加NP的匝数.⑤确定初级绕组最小直径(裸线)DPm(mm)⑥确定初级绕组最大外径(带绝缘层)DPM(mm)⑦根据初级层数d、骨架宽带b和安全边距M计算有效骨架宽带be(mm)be=d(b-2M)然后计算初级导线外径(带绝缘层)DPM:DPM＝be/NP步骤23 确定次级参数ISP、ISRMS、IRI、DSM、DSm①次级峰值电流ISP(A)ISP=IP×(NP/NS)②次级有效值电流ISRMS(A)③输出滤波电容上的纹波电流IRI(A)⑤次级导线最小直径(裸线)DSm(mm)⑥次级导线最大外径(带绝缘层)DSM(mm)步骤24 确定V(BR)S、V(BR)FB①次级整流管最大反向峰值电压V(BR)SV(BR)S＝VO+VImax×NS/NP②反馈级整流管最大反向峰值电压V(BR)FBV(BR)FB＝VFB+ VImax×NF/NP步骤25 选择钳位二极管和阻塞二极管步骤26 选择输出整流管步骤27 利用步骤23得到的IRI,选择输出滤波电容COUT①滤波电容COUT在105℃、100KHZ时的纹波电流应≥IRI②要选择等效串连电阻r0很低的电解电容③为减少大电流输出时的纹波电流IRI,可将几只滤波电容并联使用,以降低电容的r0值和等效电感L0④COUT的容量与最大输出电流IOM有关步骤28~29 当输出端的纹波电压超过规定值时,应再增加一级LC滤波器①滤波电感L=2.2~4.7μH.当IOM<1A时可采用非晶合金磁性材料制成的磁珠;大电流时应选用磁环绕制成的扼流圈.②为减小L上的压降,宜选较大的滤波电感或增大线径.通常L=3.3μH③滤波电容C取120μF /35V,要求r0很小步骤30 选择反馈电路中的整流管步骤31 选择反馈滤波电容反馈滤波电容应取0.1μF /50V陶瓷电容器步骤32 选择控制端电容及串连电阻控制端电容一般取47μF /10V,采用普通电解电容即可.与之相串连的电阻可选6.2Ω、1/4W,在不连续模式下可省掉此电阻.步骤33选定反馈电路步骤34选择输入整流桥①整流桥的反向击穿电压VBR≥1.25√2 umax③设输入有效值电流为IRMS,整流桥额定有效值电流为IBR,使IBR≥2IRMS.计算IRMS公式如下:cosθ为开关电源功率因数,一般为0.5~0.7,可取cosθ＝0.5步骤35 设计完毕在所有的相关参数中,只有3个参数需要在设计过程中进行检查并核对是否在允许的范围之内.它们是最大磁通密度BM(要求BM=0.2T~0.3T)、磁芯的气隙宽度δ(要求δ≥0.051mm)、初级电流密度J(规定J=4~10A/mm2).这3个参数在设计的每一步都要检查,确保其在允许的范围之内.开关电源变压器的设计方法及流程我们以输出功率为5瓦以下的开关电源为例，讲解一下开关电源变压器的设计。

电源一、电源分类1.根据转换形式分类2. 根据转换方法分类二、电源的应用1.各种电源转换方式应用2.开关电源发展关注焦点三、电源的设计1.电源设计指标和定义2.电源设计方法和流程四、电源设计模型1.硅稳压管电源设计2.串联反馈电源设计3.开关电源设计一电源分类电源转换器：能够将电力能源的形式进行控制、转换的装置。

按转换类型的不同，可细分为：1、根据转换形式分类：AC-AC、AC-DC、DC-DC、DC-AC2、根据转换的方法分类：线性电源、开关电源线性电源：线性电源的电压调整管总是工作在线性(放大)状态.线性电源一般是将输出电压取样然后与参考电压送入比较电压放大器，此电压放大器的输出作为电压调整管的输入，用以控制调整管使其结电压随输入的变化而变化，从而调整其输出电压。

开关电源：开关电源是指用于电压调整的管子工作在饱和和截止区，即开关状态，开关电源是通过改变调整管的开和关的时间即改变占空比来改变输出电压的。

DC/DC类开关电源将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波器。

斩波器的工作方式有两种:PWM是脉宽调制方式T不变，改变频率调制方式t(通用);PFM是频率调制方式t不变而改变T(易产生干扰)。

常用的电路拓扑有：1）Buck电路——降压斩波器输出平均电压小于输入平均电压极性输入/输出相同2）Boost电路——生压斩波器输出平均电压大于输入平均电压极性输入/输出相同3）Buck-Boost电路——降压或升压极性输入/输出相反电感传输4）Cuk电路——降压或升压极性输入/输出相反电容传输电路结构开关型稳压电源的电路结构有多种。

(1)按驱动方式分，有自励式和他励式。

(2)按控制方式分，有脉冲宽度调制(PWM)式、脉冲频率调制(PFM)式和PWM与PFM混合式。

(3)按DC/DC变换器的工作方式分，有单端正励式和反励式、推挽式、半桥式、全桥式、降压式、升压式和升降压式等。

二电源的应用1.各种电源转换方式应用：AC-AC：稳压器、不断电系统UPS、交流电源供应器、变频电源AC-DC：整流器、直流电源供应器DC-DC：直流电源供应器DC-AC：逆变器在通信领域，通常把整流器称为一次电源，而将直流-直流（DC-DC）变换器称为二次电源。

电源设计方案在大多数的电源设计中，电源电路都是由电源模块和电源组成的。

电源模块在整个系统中起着很重要的作用，它不仅是整个系统的核心电源，也是整个系统的控制核心元件。

电源模块一般是将一些简单的功能进行集成后便可直接进行功能的设定。

但由于不同厂家的电源控制器也存在差异，所以在选择电源插座时应考虑设计时选择的元件质量和稳定性。

电路设计是一个复杂的过程，涉及到很多的学科、技术和原理。

需要考虑电源电路结构、电路设计和电源工作原理等很多方面。

在今天我们要介绍的电源电路中，电源由单片机控制器和 PWM控制 IC组成。

1电路概述PWM控制 IC由1个同步整流二极管、4个开关管组成。

该电源是以其超高的转换效率而著称的单片机电子控制器件。

芯片在电源启动时，先由驱动同步整流二极管，再由二极管导通，触发开关，实现直流电压和交流电流的双向转换。

当开关管导通时，整流二极管同步整流，使DC-DC 电源输出直流电压恒定在电感内部形成一个恒定电流流过DC-DC控制器。

当DC-DC电源导通时，二极管导通，开关管导通。

反之，开关管导通，整流二极管截止。

当DC-DC电源正常工作时该控制电路不会受到影响，保证了电源的正常运行。

2控制电路结构图控制 IC的作用是：对输入的电压进行稳定，并通过控制系统对电源进行 PWM频率的输出，以保持在一定范围内的电压稳定。

在每个输入电压的控制下可以对输出电压做出一定反应，同时也可以对输出端产生一定的影响。

在电源设计中，常用的控制电路一般有两种结构模型。

第一种模型，即电感效应模型，也就是电感电压通过滤波元件产生电阻来实现对电源的调节，电感量决定了电源的稳定性以及电压是否稳定。

第二种模型即为晶体管模型，也就是电感线圈对电压进行调整。

由电感线圈产生电感量和电阻的理论计算方法可以看出，在控制电路中，我们可以利用电阻对电网进行电感量的调节。

而这一模型又分为静态分析法和动态分析法。

对于静态分析法来说，由于没有滤波元件，使得控制器不能直接对输入信号进行判断，只能通过输入端滤波电路等间接检测到电源电压。

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。

我们应该怎么进行开关电源的设计呢？开关电源的设计其实也没那么容易，尤其对于新入门的人员。

万事开头难，熟悉了就好了。

下面给大家详解一下开关电源设计的步骤。

步骤1 确定开关电源的基本参数①交流输入电压最小值umin②交流输入电压最大值umax③电网频率Fl 开关频率f④输出电压VO(V):已知⑤输出功率PO(W):已知⑥电源效率η:一般取80%⑦损耗分配系数Z:Z表示次级损耗与总损耗的比值,Z=0表示全部损耗发生在初级,Z=1表示发生在次级.一般取Z=0.5步骤2 根据输出要求,选择反馈电路的类型以及反馈电压VFB步骤3 根据u,PO值确定输入滤波电容CIN、直流输入电压最小值VImin①令整流桥的响应时间tc=3ms②根据u,查处CIN值③得到Vimin确定CIN,VImin值u(V) PO(W) 比例系数(μF/W) CIN(μF) VImin(V)固定输入:100/115 已知2~3 (2~3)×PO ≥90通用输入:85~265 已知2~3 (2~3)×PO ≥90固定输入:230±35 已知1 PO ≥240步骤4 根据u,确定VOR、VB①根据u由表查出VOR、VB值②由VB值来选择TVSu(V) 初级感应电压VOR(V) 钳位二极管反向击穿电压VB(V)固定输入:100/115 60 90通用输入:85~265 135 200固定输入:230±35 135 200步骤5 根据Vimin和VOR来确定最大占空比Dmax①设定MOSFET的导通电压VDS(ON)②应在u=umin时确定Dmax值,Dmax随u升高而减小步骤6 确定初级纹波电流IR与初级峰值电流IP 的比值KRP,KRP=IR/IPu(V) KRP最小值(连续模式) 最大值(不连续模式)固定输入:100/115 0.4 1通用输入:85~265 0.4 1固定输入:230±35 0.6 1步骤7 确定初级波形的参数①输入电流的平均值IAVG②初级峰值电流IP③初级脉动电流IR④初级有效值电流IRMS毕方y，如果您要查看本帖隐藏内容请回复步骤16~步骤22 设定最大磁通密度BM、初级绕组电流密度J、磁芯的气隙宽度δ,进行迭代.①设置安全边距M,在230V交流输入或宽范围输入时M=3mm,在110V/115V交流输入时M=1.5mm.使用三重绝缘线时M=0②最大磁通密度BM=0.2~0.3T若BM>0.3T,需增加磁芯的横截面积或增加初级匝数NP,使BM在0.2~0.3T范围之内.如BM<0.2T,就应选择尺寸较小的磁芯或减小NP值.③磁芯气隙宽度δ≥0.051mmδ＝40πSJ(NP2/1000LP-1/1000AL)要求δ≥0.051mm,若小于此值,需增大磁芯尺寸或增加NP值.④初级绕组的电流密度J=(4~10)A/mm2若J>10A/mm2,应选较粗的导线并配以较大尺寸的磁芯和骨架,使J<10A/mm2.若J<4A/mm2,宜选较细的导线和较小的磁芯骨架,使J>4A/mm2;也可适当增加NP的匝数.⑤确定初级绕组最小直径(裸线)DPm(mm)⑥确定初级绕组最大外径(带绝缘层)DPM(mm)⑦根据初级层数d、骨架宽带b和安全边距M计算有效骨架宽带be(mm) be=d(b-2M)然后计算初级导线外径(带绝缘层)DPM:DPM＝be/NP步骤23 确定次级参数ISP、ISRMS、IRI、DSM、DSm①次级峰值电流ISP(A) ISP=IP×(NP/NS)②次级有效值电流ISRMS(A)③输出滤波电容上的纹波电流IRI(A)⑤次级导线最小直径(裸线)DSm(mm)⑥次级导线最大外径(带绝缘层)DSM(mm)步骤24 确定V(BR)S、V(BR)FB①次级整流管最大反向峰值电压V(BR)S V(BR)S＝VO+VImax×NS/NP②反馈级整流管最大反向峰值电压V(BR)FBV(BR)FB＝VFB+ VImax×NF/NP步骤25 选择钳位二极管和阻塞二极管步骤26 选择输出整流管步骤27 利用步骤23得到的IRI,选择输出滤波电容COUT①滤波电容COUT在105℃、100KHZ时的纹波电流应≥IRI②要选择等效串连电阻r0很低的电解电容③为减少大电流输出时的纹波电流IRI,可将几只滤波电容并联使用,以降低电容的r0值和等效电感L0④ COUT的容量与最大输出电流IOM有关步骤28~29 当输出端的纹波电压超过规定值时,应再增加一级LC滤波器①滤波电感L=2.2~4.7μH.当IOM<1A时可采用非晶合金磁性材料制成的磁珠;大电流时应选用磁环绕制成的扼流圈.②为减小L上的压降,宜选较大的滤波电感或增大线径.通常L=3.3μH③滤波电容C取120μF /35V,要求r0很小步骤30 选择反馈电路中的整流管步骤31 选择反馈滤波电容反馈滤波电容应取0.1μF /50V陶瓷电容器步骤32 选择控制端电容及串连电阻控制端电容一般取47μF /10V,采用普通电解电容即可.与之相串连的电阻可选6.2Ω、1/4W,在不连续模式下可省掉此电阻.步骤33选定反馈电路步骤34选择输入整流桥①整流桥的反向击穿电压VBR≥1.25√2 umax②设输入有效值电流为IRMS,整流桥额定有效值电流为IBR,使IBR≥2IRMS.计算IRMS公式如下: cosθ为开关电源功率因数,一般为0.5~0.7,可取cosθ＝0.5步骤35 设计完毕在所有的相关参数中,只有3个参数需要在设计过程中进行检查并核对是否在允许的范围之内.它们是最大磁通密度BM(要求BM=0.2T~0.3T)、磁芯的气隙宽度δ(要求δ≥0.051mm)、初级电流密度J(规定J=4~10A/mm2).这3个参数在设计的每一步都要检查,确保其在允许的范围之内.。

电子电路中的电源设计和稳压方法电源是电子设备中不可或缺的组成部分，它为电子器件提供稳定、可靠的电能。

电路中的电源设计和稳压方法是保证电子设备正常工作的关键。

本文将详细介绍电源设计的步骤和常用稳压方法。

一、电源设计步骤1. 确定电源要求：首先需要明确电源的输出电压、电流、功率等要求，根据所需的电压等参数来选择合适的电源类型。

2. 选择电源类型：常见的电源类型包括线性电源和开关电源。

线性电源简单可靠，但效率低，适用于静态负载；开关电源效率高，但复杂，适用于大功率和动态负载。

3. 选择电流处理方式：根据电流要求，选择直流电源或交流电源，并确定是否需要滤波电路来减小输出纹波。

4. 选择稳压方法：根据电源的使用环境和要求，选择合适的稳压方法。

5. 电源保护功能：考虑电源的过压、过流、短路等保护功能，选择合适的保护电路。

6. 确定电源参数和设计电路：根据以上步骤确定的要求，选择合适的元器件和设计电路，进行电源的设计和布局。

二、常用稳压方法1. 线性稳压器：线性稳压器是一种常用的稳压方法。

它通过调节放大器的放大倍数来保持输出电压的稳定。

线性稳压器简单可靠，输出纹波小，但效率较低。

常见的线性稳压器包括三端稳压器和二端稳压器。

2. 开关稳压器：开关稳压器利用开关管的导通和截止控制，通过开关操作来维持输出电压恒定。

开关稳压器效率高，但存在开关噪声和输出纹波较大的问题。

常见的开关稳压器有开关电源和开关稳压模块。

3. 三端稳压器：三端稳压器是一种常见的线性稳压器，它利用内部的管头来控制输出电压恒定。

它具有简单、成本低、输出稳定等优点。

三端稳压器适用于低功率、低精度和小体积的电源设计。

4. 开关电源：开关电源是一种常用的开关稳压器，它通过开关管的周期性导通和截止操作来维持输出电压稳定。

开关电源具有高效率、高稳定性等优点，适用于大功率和动态负载的电源设计。

5. 二端稳压器：二端稳压器是一种常见的线性稳压器，它通过调整负载电阻的大小来保持输出电压的恒定。

电源电路设计方案1. 引言电源电路是电子设备中的重要组成部分，为设备提供稳定可靠的电力供应。

在设计电源电路时，需要考虑到电压的稳定性、功率因数、效率等因素。

本文将介绍一种常见的电源电路设计方案，包括电源类型、电源拓扑、元件选择和设计步骤等内容。

2. 电源类型常见的电源类型包括直流电源和交流电源。

直流电源通常是通过变压器、整流和滤波电路来获得稳定的直流电压。

交流电源则可以通过变压器、整流和滤波电路来获得所需的交流电压。

3. 电源拓扑根据不同的应用需求和设计目标，可以选择不同的电源拓扑结构。

常见的电源拓扑有线性电源拓扑、开关电源拓扑和开关模式电源拓扑。

•线性电源拓扑是较为简单的一种电源设计方案，通过一个线性稳压器将输入电压降压并稳定输出。

线性电源具有简单、成本低、稳定性好的特点，但效率较低，适用于功率要求较低的场景。

•开关电源拓扑则包括多种设计方案，如Buck、Boost和Buck-Boost等方案。

开关电源的主要特点是效率高、功率密度大，但设计复杂度较高。

•开关模式电源拓扑则是开关电源的高级形式，利用开关管在开关状态和关断状态之间切换以提高效率。

开关模式电源常用于高功率应用场景。

根据实际需求和设计目标，选择适合的电源拓扑结构是电源电路设计的重要一步。

4. 元件选择在设计电源电路时，选择合适的元件对于电源的稳定性和性能至关重要。

4.1 变压器变压器用于将输入电压变换为所需的电压。

在选择变压器时，需要考虑额定功率、绕组匝数、绝缘等级和工作频率等因素。

4.2 整流和滤波电路整流和滤波电路主要用于将交流输入转换为稳定的直流输出。

整流电路将交流信号转换为直流信号，而滤波电路通过滤波器去除残余的波形。

4.3 稳压器稳压器用于保持输出电压稳定，防止电压波动对设备造成影响。

常见的稳压器有线性稳压器和开关稳压器。

4.4 开关管和电容器开关管用于控制电路的开关状态，电容器则用于存储电荷以平滑电流。

合理选择开关管和电容器的参数是确保电源电路工作稳定的关键。