Lgnited

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【原创】搭建一款实验用途的电源

2020-12-1 21:15:47 显示全部楼层
本帖最后由 Lgnited 于 2020-12-6 11:17 编辑

  不管是在工作的实验室里埋头苦干,还是下班后在自己小单间的实验台上,都少不了电源的影子。电源的种类很多,LDO,ACDC,DCDC等等。其中常见的一款ACDC电源设计比如flyback
  设计一款flyback电源,应该知道flyback拓扑结构和本身的最大应用功率,宽电压输入范围,和输出电压和功率参数等,还有就是保护的性能和安规问题。
         下图是一个简易的flyback拓扑结构、设计参数、变压器的实物图:
flyback拓扑结构.jpg
    输入电压是185V-265VAC, Vg输入电压整流后的电压。输出电压24V是变压器次级电压整流滤波后电压。功率120W是由变压器提供的能力。
开关频率是由电源芯片决定,占空比由计算决定,所以这里选择的电源芯片是TI公司的XX84系列的。28432844是比较老的方案的芯片。其中像现在的38433844也是比较普遍使用的方案。这里就是以28443844作为本次设计的PWM产生的电源芯片。
         变压器的图纸如下图识:
变压器1.png 变压器2.png
变压器是经过基本计算出来,其中变压器主要的参数也如图片所示,使用的是三明治绕法。居于保密不提供全部。
接下来就是看电源的IC:
到了TI的官网,使用WEBENCH® Designer UC2844,也一样可以得到整个方案。如下图所示:
ti.png
这里面整个电路就是由基本分组成:1、进电的滤波、一部分EMI处理和全桥整流。
2、后面就是给电源IC供电和电源IC工作环境。3、电源IC工作配置的参数有,频率和占空比,电流采样和补偿电路。4、补偿电路就是输出电压电阻分压和一个基准电压的比较,达到基准电压的前后对比,和稳压后的过程;前级就是三极管作为充电后开启的过程,就是一根导线的过程,后面就是电势差大小和使得光耦导通反馈的过程。5、变压器的开启PWM电路和反电动势吸收电路。其中就是开关管位置波形很重要,可以测得很多信号,漏感等。6、变压器次级的整流CLCpi型滤波)电路。
一个基本的flyback电源设计如此,实际上一个好的电源设计是很复杂。所谓一个可以使用的电源和一款好的电源就是天差地别。
XX84系列的芯片内部:
shet1.png sheet2.png
1、 电源和供电,34V内,过压保护,和欠压不工作
2、 提供了内部稳压电源
3、 RT/CT提供了频率和占空比的大小。
4、 反馈电压电压(有时候接地)和2.5V比较,输出光耦反馈,2.5V后经过两个压降和分压,和取反后电流采样比较,比较好像通常是在1V左右。
5、 后级是一个推挽电路输出驱动NMOS了。
实际电路部分EMC电路:

1、输入差模、共模、浪涌和过(热)流处理
整流.png
2、开关管的安规驱动
mos.png
3、补偿电路的反馈
bu.png
实际设计过程还要进行仿真和计算,仿真软件如simplis(专业的开关电源仿真软件)、saber、psim等等,有自己的使用的得心应手的软件就好。首先是功率决定拓扑结构、电源芯片的方案。后面麻烦的就是电感和变压器磁性元件的设计,频域分析、补偿电路的搭建等等。
因本人能力有限,如有不足和错误也恳请指错。


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