准备开贴写反激式开关电源的设计

mixture · 发表于 2012-8-5 21:50:41

研究僧读了一年，进驻教研室时间大概四个多月了。教研室的项目是开关电源控制IC设计，包括PWM适配器、LED驱动器和APFC，前两者的拓扑都是反激式的。由于我一开始就对提版图、仿真等不敏感，干脆放下了，开始学习开关电源的板级设计。近几个月内，做过几个反激的案例，都算是比较成功的，对反激式电源的原理也略有体会。于是花了将近一个月时间准备写一份反激式开关电源设计的资料，帮助初学者入门（尽管本人现在还是初学者）。
现在资料已经完成了约80%，从拓扑原理、元器件选用、变压器设计都基本完成了，并且结合了一个实例。目前遇到了两个问题：一是RCD钳位电路的计算，这部分我参考了一些资料，始终没有找到满意的，其中有的存在错误，有的比较费解；二是反馈环路的设计，这应该是最难的部分之一，本人模拟集成电路分析与设计学得不好，所以琢磨了好久没有太多收获，希望大家一起帮忙解决上述的问题，我来完善这个资料。由于现在资料比较乱，有待进一步整理，暂时不上传。
最好能有高手给出原理上说得通、计算结果接近实际参数的计算公式，尽管实际电路以调试为准，但是计算作为指导应该是很有必要的。

myrfy001 · 发表于 2012-8-5 22:01:43

好的，谢谢楼主。期待，共同学习。
我是初学者中的初学者吧！

zhuangchao12 · 发表于 2012-8-5 23:13:31

关键是开关变压器的部分能详细一点

mixture · 发表于 2012-8-5 23:18:33

zhuangchao12 发表于 2012-8-5 23:13
关键是开关变压器的部分能详细一点

变压器部分自认为已相当详细了，大家帮忙解决我提出的两个问题吧

rclong · 发表于 2012-8-5 23:20:16

我也想学习如何设计200W以内的基于3842等常见IC的单端反激式开关电源

mixture · 发表于 2012-8-5 23:24:36

rclong 发表于 2012-8-5 23:20
我也想学习如何设计200W以内的基于3842等常见IC的单端反激式开关电源

我做过的目前最大在60W，也没有用3842，不过这个应该不是大问题。难点应该是变压器、环路设计，后者目前我也不得要领

mitchell · 发表于 2012-8-5 23:24:45

mixture 发表于 2012-8-5 23:18
变压器部分自认为已相当详细了，大家帮忙解决我提出的两个问题吧

你的资料是否涉及变压器漏感的估算，以及PCB布线电感的计算？RCD的参数和这两部分息息相关。
buck-boost拓扑在断续模式/连续模式、电压控制/电流控制的传递函数有没有推导？反馈环路的参数也只有根据主电路的传递函数才能科学设计。

rclong · 发表于 2012-8-5 23:27:40

mixture 发表于 2012-8-5 23:24
我做过的目前最大在60W，也没有用3842，不过这个应该不是大问题。难点应该是变压器、环路设计，后者目前 ...

我看以前论坛有个人写一个帖子
手把手教大家设计一个单端反激电源的
其中说到反馈环路大意是不是设计出来的而是调试出来的
是否说明在理论设计阶段无法考虑太多变量
还是因为PCB设计也非常讲究只能针对具体电源进行调试？

rclong · 发表于 2012-8-5 23:29:10

来联动一下：单端反激开关电源？好做！传套完整的资料给你！

mixture · 发表于 2012-8-5 23:37:44

本帖最后由 mixture 于 2012-8-5 23:39 编辑

mitchell 发表于 2012-8-5 23:24
你的资料是否涉及变压器漏感的估算，以及PCB布线电感的计算？RCD的参数和这两部分息息相关。
buck-boost ...

您讲的太深了。。。我只是讲一下大致的原理和试制的方法，希望能够帮助新手入门。漏感可以估算？我从来都是测的。。。。我的问题是，估计好漏感后，RC值的选取怎么算

mixture · 发表于 2012-8-5 23:38:26

rclong 发表于 2012-8-5 23:29
来联动一下：单端反激开关电源？好做！传套完整的资料给你！

恩，这个是白沙大师的，我是初学者，定位就低一点了

mitchell · 发表于 2012-8-6 00:43:19

mixture 发表于 2012-8-5 23:37
您讲的太深了。。。我只是讲一下大致的原理和试制的方法，希望能够帮助新手入门。漏感可以估算？我从来都 ...

简单的计算：R上的功耗(Vrc^2 / R) 等于漏感储能的平均功率(0.5 * Ipeak^2 * Lleak * fs)。根据电压裕量，可以确定R。
C的取值，只需要保证RC上的电压尽量平稳。RC常数取开关周期的1/20~1/10就可以了。

仔细一看就会发现：R越小，Vrc就越小了，而且功耗是不变的。那岂不是R越小越好？实际上，以上计算忽略了在漏感释放能量的时间里，励磁电感也在向RC回路释放能量。
严格的讲：R上的功耗应该等于(0.5 * Ipeak^2 * Lleak + 0.5 * Ipeak * Vor * tf) * fs，其中tf = Ipeak * Lleak/(Vrc - Vor)。可见Vrc越小，tf越长，导致R上的功耗更大。

所以，通常情况下，保证主开关耐压安全的前提下，Vrc不能太小，视情况取Vrc等于Vor的0.5~1倍都是合理的。

usk5yenj4id04dm · 发表于 2012-8-6 08:23:45

进来准备听课......

mixture · 发表于 2012-8-6 09:30:18

mitchell 发表于 2012-8-6 00:43
简单的计算：R上的功耗(Vrc^2 / R) 等于漏感储能的平均功率(0.5 * Ipeak^2 * Lleak * fs)。根据电压裕量 ...

您讲的非常对，前面的计算方法没考虑次级反射电压消耗的能量，很多资料就直接将R上的功耗近似等于漏感能量了，这也是我一直不太满意的地方之一

mcuprogram · 发表于 2012-8-6 09:32:44

mark

sam8310 · 发表于 2012-9-15 17:31:42

谢谢楼主，学习中！

k005 · 发表于 2012-9-15 21:30:32

变压器简单算匝数还是容易的，要估算铁损、铜损，考虑绕法，寄生电容、电感还是比较难的。
闭环环路非常专业，不说很多人还会搞。楼主说详细了，估计很多人就不晓得怎么下手了。
RCD吸收电路，设计的值比较保守，最后根据示波器波形调整R值。因为这个值与效率，噪音，PCB布局等有关，所有要综合考虑。

电源细节处更难设计，举几个例子。
比如保险丝怎么选？快熔的慢熔的，峰值电流、平均电流多少？预计寿命多少等等。
特别的初级的那个电解电容，估计解释清楚的没多少人，里面有低频纹波，高频纹波，各种因素都影响寿命。
以上设计部分绝大部分人都参考“经验”，因为设计余量足够，所以一般问题不大。

liangong · 发表于 2012-9-15 21:45:44

好的，谢谢楼主。期待，共同学习。
我是初学者中的初学者吧！

WUWEWU · 发表于 2012-9-15 22:08:33

支持下大侠！

mixture · 发表于 2012-9-15 22:16:45

WUWEWU 发表于 2012-9-15 22:08
支持下大侠！

wuwewu才是老手，我只是初学者

yirenonege · 发表于 2012-9-15 22:23:00

漏感好像可以用LRC电桥测出来吧，难道要估计？使次级两个输出端连接到一起，测电感量，测的就是漏感。看别人这么搞过

405254609 · 发表于 2012-11-13 09:26:05

支持楼主！

xin_jishu · 发表于 2013-10-29 16:38:17

谢谢楼主，学习中...

szghzhao · 发表于 2014-6-21 19:06:06

k005 发表于 2012-9-15 21:30
变压器简单算匝数还是容易的，要估算铁损、铜损，考虑绕法，寄生电容、电感还是比较难的。
闭环环路非常专 ...

K5 大哥我很想问个问题
就你们说的经验问题我始终就不明白啦是不容易表达出来啊还是怎么的啊

k005 · 发表于 2014-6-22 10:57:33

szghzhao 发表于 2014-6-21 19:06
K5 大哥我很想问个问题
就你们说的经验问题我始终就不明白啦是不容易表达出来啊还是怎么的啊
...

变压器设计没有通行的，一层不变的准则。
各种因素的妥协，然后就看实际工程中，那些因素重要些，就牺牲其它的元素。

各因素相关，不能兼顾，没有完美的变压器。
比如：成本，体积，温升，耐压标准，效率，寄生电感，寄生电容。
绕组铜线损耗与磁芯损耗的关系
铜线直流阻抗与交流阻抗的关系
铜线集肤效应与邻近效应的关系
铜线各层绕组的压差和电流走向
等等

bill1314 · 发表于 2014-7-15 17:21:14

我也觉得反馈环路很难！

bill1314 · 发表于 2014-7-15 17:23:45

变压器的漏感，还取决于怎么绕法

愁苦忍着 · 发表于 2015-12-30 18:06:26

持续关注，新手学习一下

wqy0410 · 发表于 2016-5-14 09:59:54

学习下以前做了下参考不好调没弄了

准备开贴写反激式开关电源的设计

阿莫论坛20周年了！感谢大家的支持与爱护！！