如何自己设计一个简单实用，性价比高的小功率隔离电源，比如只需要10mA个输出电流？这样够不够简单：
以上系统用于MCU为阻容降压供电,通过隔离电源给红外接收头供电.：
使用单片机的普通IO设置为推挽输出，程序当中在延时，循环等放入对2个IO取反的语句，可以把部分nop命令用IO取反命令代替。以上T6的右边的线圈可以多绕2T,适当补偿右边D3,D7全波整流带来的2个肖特基二极管的压降.单片机使用的是5V的电压.T6的两个线圈没同名端要求,随便绕,要求输出电感量尽量大些,可以减小静态功耗. 设计一款简单的隔离电源的起源： 10年前刚参加工作，使用村田的1W和2W隔离电源模块（基于ROYER结构）： 觉得这么小功率的隔离电源卖这么贵，然后拆开来发现电路也不复杂嘛，但是线圈绕组特别多，并且有同名端的要求。多组不同颜色的线把小小的磁环绕慢了。自己试着绕线圈，调试发现效率比较低，并且体积也大了一些。后面还听到周立功的销售（周立功也有很多这种小功率，小体积的隔离电源模块）说他们的隔离产线工人大部分时间都在绕变压器。因此就放弃了这种royer结构的隔离电源。 去年在中星电子的帮助下完整的拆解了内部，之前暴力拆解内部的磁芯都是被夹碎了。 放弃ROYER结构后，我开始使用反激式来做小功率隔离电源，但是还是搞不清楚线圈的计算，水平比较菜，看到网上提供的计算方法不止一种，并且有些参数直接说取多少，绕组少绕一圈和多一圈效率都是比较差，使用万能的34063做的输出功率并不大，达不到1W的输出，使用内置MOS管的boost升压芯片输出能力也没好到哪里去，因此也就放下了。而且使用反激式需要增加光耦反馈温度输出电压,需要考虑反馈方面的知识,设计没那么简单就放下不搞了. 再后来在buck电路的电感上增加一路绕组，使用肖特基二极管半波整流输出，带载能力很差，只能输出几个mA，并且空载和带载输出电压变化太大，也放弃了这个方案。当然这个方案对于降压buck在电路上使用很简单，把原来的电感再增加1个绕组+1个二极管+1个电容就可以产生1路隔离电源来说，成本低，体积相对1W的隔离电源更小，器件也是很简单的。另外后来我发现，当buck电源本身负载比较大（负载大说明开关的频繁）隔离电源的那路输出能力也会增加，提供RS485的一般5V,10mA的电源需求其实的可行的，这个以后会提到。测试从34063和LM2596的电感再增加1路绕组+1个肖特基二极管整流后输出隔离电源，结果测试发现这种隔离电源输出能力很弱。 再次回到开头的电源上去，开头的电源可以输出1到10mA，IO取反频率低了只能1mA，频率高了输出电流会增加，但是受到IO驱动能力的限制，最大也就输出10mA左右，再大就会因为IO输出电压变小导致的输出电压也变小。IO可以看作内部是NMOS和PMOS的组合，外部使用NMOS+PMOS代替原IO内部的MOS管就可以输出比较大的电压了。这个就完成了基本的小功率隔离电源，最开始的方案是4个MOS管的全桥再加上1个隔直电容，隔直电容的使用使得全桥变得更安全些，要是开关停止，线圈不会变成导线短路。这个隔离电源我把它取名飞飞电源，是希望通过成熟简单的电路设计，让使用这个隔离电源变得很简单(从站在风口上，母猪都能飞而来)。 飞飞隔离电源的精髓： 通过数字电路产生功率型方波+隔直电容+至少2组线圈产生隔离电压输出。还可以利用这个功率方波输出结合电容和二极管产生负压和自举升压等，满足运放的负压要求和驱动高端侧MOS管的电压要求。使用的多种隔直电容可以确保数字电路系统失控导致IO输出恒定状态时也不会产生线圈短路MCU电源被拉低不停复位的问题。 4个MOS管占板面积比较大，整个电路面积加起来比成品的隔离电压要大不少，再进化，把1组MOS去掉，只保留2个MOS行不行，可以。 使用小体积的贴片变压器加灵活的线圈组合，可以同时输出2组隔离电压。 以上是IO直接驱动MOS管，对于使用系统的MCU多余的TIM输出带死区的PWM来说，难免调试的时候会因为配置错误，PWM没有正确输出或PWM关掉了但是上下MOS直通的情况，然后系统电源就被拉低，MCU会不停的复位而且仿真器无法连接上改写程序.我调试STM8S003的基本DEMO板时就碰到这个尴尬问题.最后焊掉一个MOS管把时序调试正确后解决的.这个时候加入的驱动侧隔直电容可以有效减少这类问题的发生。 上图的MS80F0601FF单片机是我利用粤原点的SOT23-6封装的单片机，使用普通IO不停的输出4路PWM驱动波形，我在公司的量产产品中都是IO直接接MOS管使用。飞飞基本DEMO板上使用的STM8S003也是直接IO驱动4个MOS管。程序调试通了就可以直接连接简化电路设计，但是调试阶段碰到上下MOS直通的问题还是很麻烦的，需要把MOS管焊掉一个或把隔离电源部分的供电设计一个短接点，调试失败时断开供电才能改程序。 飞飞电源本身提供的功率型方波可以用来做多种用途，这个是成品的隔离电源模块比不了的。 以下A_SW为1路NMOS+PMOS输出的方波。 负压： 自举升压： 倍压： 负压和自举升压可以用于运放电路，解决普通运放不能轨对轨的问题：以下为4-20mA的电路，使用MOS需要运放有自举升压和负压才能更好的工作。否则电源侧需要至少串2个二极管才能输出4mA附近的电流。 使用门电路+431基准产生稳定的电压。
之前专门对比了普通的LM324运放和低VOS的运放MC33274的精度对比，发现低VOS的整体比LM324好一些,但是差距没那么大. 研究产生电压的门电路的影响: 这次看到内阻低的LVC系列是比一般的HC系列好一些.上图左边的运放使用的是LM2902,刚好这个板子的误差挺好的,4-20mA范围内比第一个图片的MC33274还好. 继续测试多块板子: 以上4个照片中,部分不能在0mA输出是因为当时的板子使用了2个二极管串联降压,而不是运放使用自举升压供电.因此不能保证从0mA开始输出. 测试0-10V输出: 继续，使用贴片的变压器做平衡充。原理是在所有电池没充满电前，使用外部电源串联充电，跟电池连的锂电池充电芯片是负责检测电池充电状态的，当某节电池达到一个电压值，锂电池充电芯片的绿灯开始亮时，这时推出集体充电状态，由每个单独的锂电池充电芯片充电。本身的5V电源+2路5V隔离电源一共可以充3接锂电池。 以上电路需要加稳压二极管对升压电压V_BOOST_V做限制。因为锂电池充电芯片反应没那么快，当后端没接电池时，上电后升压芯片输出电压太高，会把3片锂电池充电芯片烧掉的。这个电路还待完善，大家要是想要空PCB的话，留言备注下免费送。一共10多块板子送完为止。 利用DCDC升压效率比较低，充电电流在0.3A左右，不够满意，下一版本打算上MCU+QC3.0的电压可调模式控制。这样开始串联充电的充电电流打算用1A充电。 以上图片是平衡充里面的电路,高端电流检测电路以及使用自举升压来让MOS管完全导通，降低SOD4007的导通压降。SOD4007反向漏电流比肖特基小的多，防止电池不充电时的漏电电流。
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发表于 2018-6-5 14:17:10
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