相信大家對(duì)開(kāi)關(guān)并不陌生吧，我們的身邊到處都有開(kāi)關(guān)，比如插座上有開(kāi)關(guān)，電視機(jī)上有開(kāi)關(guān)，電風(fēng)扇上有開(kāi)關(guān)等。由于開(kāi)關(guān)的存在，我們可以輕易地掌握這些東西的使用和關(guān)閉。其實(shí)開(kāi)關(guān)的原理十分簡(jiǎn)單，它是電源和電器之間的閥門(mén)，所以開(kāi)是連接電源，關(guān)是關(guān)閉電源。今天我們將要討論的是這種我們常見(jiàn)東西的設(shè)計(jì)，它就是大功率開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)。

電源的總體方案

大功率開(kāi)關(guān)電源主要由功率主電路、DSP控制回路以及其它輔助電路組成。

開(kāi)關(guān)電源的主要優(yōu)點(diǎn)在“高頻”上。通常濾波電感、電容和變壓器在電源裝置的體積和重量中占很大比例。從“電路”和“電機(jī)學(xué)”的有關(guān)知識(shí)可知，提高開(kāi)關(guān)頻率可以減小濾波器的參數(shù)，并使變壓器小型化，從而有效地降低電源裝置的體積和重量。

整流濾波電路的設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的是1000W大功率電源。為了減小電源的輸入濾波電容，本文使用的輸入整流濾波是通過(guò)三相橋式整流和諧振元件組成。

在大功率電源的設(shè)計(jì)中，常用的輸出整流濾波分為橋式整流和全波整流。橋式整流電路相比較于全波整流除了適合輸出電壓比較高的電路之外，還具有使變壓器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和降低整流管電壓的作用，所以橋式整流電路在輸出濾波上更好。

電路結(jié)構(gòu)框圖

主電路包括輸入整流濾波、高頻逆變和輸出整流濾波三個(gè)部分?？刂齐娐钒ūO(jiān)控單元、控制和保護(hù)單元、輔助電源和反饋四個(gè)部分。

三相交流輸入電首先要經(jīng)過(guò)EMI整流濾波，其作用主要是是濾除功率管開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的電壓電流尖峰和毛刺，減小對(duì)系統(tǒng)的干擾。然后再將信號(hào)送到全橋整流濾波電路，它采用了LC濾波，其主要作用是延長(zhǎng)了電流導(dǎo)通時(shí)間，限制了電流峰值，從而達(dá)到提高電源的輸入功率因數(shù)的目的。除此之外，電阻1R和2R存在的目的是為了平衡串聯(lián)電容上的電壓，維持系統(tǒng)穩(wěn)定。而高頻電容與電解電容的并聯(lián)是為了濾除高頻諧波，同時(shí)也彌補(bǔ)了電解電容在高頻特性方面的不足。

詳解設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源

1. 首先確定功率。

根據(jù)具體要求來(lái)選擇相應(yīng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);這樣的一個(gè)開(kāi)關(guān)電源多選擇反激式(flyback) 基本上可以滿足要求。

注：在這里我會(huì)更多的選擇是經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算，有需要分析的，可以拿出來(lái)再討論。

2.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PWM IC 和 MOS 來(lái)進(jìn)行初步的電路原理圖設(shè)計(jì)(sch)。

無(wú)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：PWM IC 與 MOS 是分開(kāi)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(lái)說(shuō));

集成式：就是將 PWM IC 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(mén)或快速開(kāi)發(fā)的環(huán)境。

3. 確定所選擇的芯片以后，開(kāi)始做原理圖(sch)。

在這里我選用 ST VIPer53DIP(集成了MOS) 進(jìn)行設(shè)計(jì)，原因?yàn)楹?因?yàn)槲覀兪卿N(xiāo)售這一顆芯片的)?

設(shè)計(jì)之前最好都先看一下相應(yīng)的 datasheet，自己確認(rèn)一下簡(jiǎn)單的參數(shù)：

無(wú)論是選用 PI 的集成，或384x 或 OB LD 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. 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 PCB Layout。

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。

在這個(gè)信息時(shí)代，電力是不可缺少的，甚至可以說(shuō)是信息時(shí)代的核心。第二次工業(yè)革命，電源的出現(xiàn)和使用給人們的生活帶來(lái)巨大的便利。但是電源是不可控制的，所以開(kāi)關(guān)電源的出現(xiàn)也是一次偉大發(fā)明，因?yàn)樗?，我們?nèi)祟?lèi)才能自如的掌控電源。雖然開(kāi)關(guān)電源我們是十分熟悉的，但是大功率開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)我們并不熟悉，想要了解的可以參考上面的介紹。

以上就是有關(guān)大功率開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容，希望能對(duì)大家有所幫助！