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。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.選擇相應(yīng)的pwmic和mos來進(jìn)行初步的電路原理圖設(shè)計(jì)
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pwmic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：pwmic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pwmic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.做原理圖
確定所選擇的芯片以后，開始做原理圖(sch)，在這里我選用stviper53dip(集成了mos)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
設(shè)計(jì)前最好都先看一下相應(yīng)的datasheet，確認(rèn)一下簡(jiǎn)單的參數(shù)。無論是選用pi的集成，或384x或obld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.確定相應(yīng)的參數(shù)
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pcblayout。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。
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/dtdv/dt都會(huì)增加，除pi132khz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)ee25eer25eer28efd25efd30等均都可以。
關(guān)于變壓器磁芯的選擇
功率大?。?br>
小于5w可使用的磁芯：
er9.5,er11.5,ee8.3,ee10,ee13,rm4,gu11,ep7,ep10,ui9.8,urs7
5-10w可使用的磁芯：
er20,ee19,rm5,gu14,efd15,ei22,epc13,ef16,ep13,ui11.5
10-20w可使用的磁芯：
er25,ee20,ee25,rm6,gu18,epc17,ef20
20-50w可使用的磁芯：
er28,etd28,ei28,ee28,ee30,ef25,rm8,gu22,
pq20,epc19,efd20
50-100w可使用的磁芯：
er35,etd34,ee35,ei35,ef30,rm10,gu30,pq26,
epc25,efd25
100-200w可使用的磁芯：
er40,er42,etd39,ei40,rm12,gu36,pq32,efd30
200-500w可使用的磁芯：
er49,etd49,ec53,ee42,ee55,ei50,rm14,gu42,
pq35,pq40,uu66
大于500w可使用的磁芯：
er70,etd59,ee65,ee85,gu59,pq50,uu80,uu93
磁芯與傳輸功率對(duì)照表
6.設(shè)計(jì)變壓器進(jìn)行計(jì)算
輸入input：85~265vac
輸出output：12v2a
開關(guān)頻率fsw：70khz
磁芯core：eer28/28l
磁芯參數(shù)：ae82mm2
以上均是已知參數(shù)，我們還需要設(shè)定一些參數(shù)，就可以進(jìn)入下一步計(jì)算。
設(shè)定參數(shù)：
效率η=80%
最大占空比：dmax=0.45
磁感應(yīng)強(qiáng)度變化：δb=0.2
有了這些參數(shù)以后，我們就可以計(jì)算得到匝數(shù)和電感量。
輸出功率po=12v*2a=24w
輸入功率pin=po/η=24w/0.8=30w
輸入最低電壓vin(min)=vac(min)*sqr(2)=85vac*1.414=120vdc
輸入最高電壓vin(max)=vac(max)*sqr(2)=265vac*1.414=375vdc
輸入平均電流iav=pin/vin(min)=30w/120vdc=0.25a
輸入峰值電流ipeak=4*iav=1a
原邊電感量lp=vin(min)*dmax/(ipeak*fsw)=120vdc*0.45/(1a*70k)=770uh
這里的4是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，當(dāng)然也是我自己獨(dú)家的經(jīng)驗(yàn)。至于推導(dǎo)，不用那么麻煩，看下面的圖，你就明白了，下面是dcm時(shí)的電流波形;至于ccm加一個(gè)平臺(tái)，自己可以推導(dǎo)，很簡(jiǎn)單。
到此最重要的一步原邊電感量已經(jīng)求出，對(duì)于漏感及氣隙，我不建議各位再去計(jì)算和驗(yàn)證。
漏感l(wèi)leakage<5%*lp
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)=47t（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)：
12vdc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=120vdc/47t=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)=(12vdc+0.7vdc+0.5vdc)/2.55=6t(已取整)
4）計(jì)算變壓器輔助繞組(auxturning)輸出的匝數(shù)計(jì)算方法與12v主繞組輸出一樣因?yàn)閟tviper53dip副邊反饋需低于14.5vdc，故選取12vdc作為輔助電壓；na=6t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。
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=45～90uf
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/400vdc85℃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.pcblayout
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pcbfile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。
pcblayout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?。贿@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/dtdv/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，pcblayout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：φ0.25x1x24t
7->10：φ0.50x2x6t
8->11：φ0.50x2x6t
9->12：φ0.50x2x6t
2->3：φ0.25x1x23t
6->5：φ0.25x1x6t
2,4并剪腳
l1-3：0.77mh0.25v@1khz漏感低于5%磁材：pc40或等同材質(zhì)
高壓：
原邊vs副邊：3750vac@1ma1min無擊穿無飛弧
副邊vs磁芯：1500vac@1ma1min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?？梢詫cb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。
d101～d104：iav=0.25a選1n4007（1000v@1a）當(dāng)然選600v的也沒有問題
snubbercircuit(rcd吸收)：r101-100k1wc101-103@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stviper53dip設(shè)定開關(guān)頻率的，70khz可查datasheet中的頻率設(shè)定表，可知r103-10kc105-222
r103與c105組成一個(gè)rc網(wǎng)絡(luò)，用于設(shè)定viper53的工作頻率，它的工作頻率可以高達(dá)300khz，不過在ac-dc里我不建議使用那么高的頻率。在viper53datasheet里有一個(gè)曲線，不過不是很方便，我將常用的頻率設(shè)定表，整理一下，貼出來大家參考。
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。
l201-10uh3a的工字電感，與e201e202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-tl431to92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。
r204r202-18k4.7k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(wàn)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l(wèi)cr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；靜態(tài)測(cè)試以后，可以用萬(wàn)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stviper53dip的ds兩端或初級(jí)繞組兩端亦可，交流耦合；萬(wàn)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，stviper53dip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o(jì)k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ln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，人生的第一塊電源就要誕生了！
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
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。等你真正入門了，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。