开关电源设计及过程概述

一、概论

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一点称为成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广阔的发展空间

电源有如人体的心脏，是所有电设备的动力。但电源却不像心脏那样形式单一。因为，标志电源特性的参数有功率、电源、频率、噪声及带载时参数的变化等等；在同一参数要求下，又有体积、重量、形态、效率、可靠性等指标，人可按此去"塑造"和完美电源，因此电源的形式是极多的。

随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年**关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。

一般电力要经过转换才能符合使用的需要。转换的例子有：交流转换成直流，高电压变成低电压，大功率中取小功率等等。

开关电源的工作原理是：

1.交流电源输入经整流滤波成直流；

2.通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管，将那个直流加到开关变压器初级上；

3.开关变压器次级感应出高频电压，经整流滤波供给负载；

4.输出部分通过一定的电路反馈给控制电路，控制PWM占空比，以达到稳定输出的目的。

开关电源设计全过程

1目的

希望以简短的篇幅，将公司目前设计的流程做介绍，若有介绍不当之处，请不吝指教。

2设计步骤：

2.1绘线路图、PCBLayout.

2.2变压器计算。

2.3零件选用。

2.4设计验证。

3设计流程介绍(以DA-14B33为例)：

3.1线路图、PCBLayout请参考资识库中说明。

3.2变压器计算：

变压器是整个电源供应器的重要核心，所以变压器的计算及验证是很重要的，以下即就DA-14B33变压器做介绍。

3.2.1决定变压器的材质及尺寸：

依据变压器计算公式

B(max)=铁心饱合的磁通密度(Gauss)

Lp=一次侧电感值(uH)

Ip=一次侧峰值电流(A)

Np=一次侧(主线圈)圈数

Ae=铁心截面积(cm2)

B(max)依铁心的材质及本身的温度来决定，以TDKFerriteCorePC40为例，100℃时的B(max)为3900Gauss，设计时应考虑零件误差，所以一般取3000~3500Gauss之间，若所设计的power为Adapter(有外壳)则应取3000Gauss左右，以避免铁心因高温而饱合，一般而言铁心的尺寸越大，Ae越高，所以可以做较大瓦数的Power.

3.2.2决定一次侧滤波电容：

滤波电容的决定，可以决定电容器上的Vin(min)，滤波电容越大，Vin(win)越高，可以做较大瓦数的Power，但相对价格亦较高。

3.2.3决定变压器线径及线数：

当变压器决定後，变压器的Bobbin即可决定，依据Bobbin的槽宽，可决定变压器的线径及线数，亦可计算出线径的电流密度，电流密度一般以6A/mm2为参考，电流密度对变压器的设计而言，只能当做参考值，最终应以温昇记录为准。