【技術(shù)視點】開關電源設計原理及全過程

LED開關電源設計原理及全過程如下：

一、概論

　　開關電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關管開通和關斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關電源一般由脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制IC和MOSFET構(gòu)成。開關電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上，反而高于開關電源，這一點稱為成本反轉(zhuǎn)點。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉(zhuǎn)點日益向低輸出電力端移動，這為開關電源提供了廣闊的發(fā)展空間。

　　電源有如人體的心臟，是所有電設備的動力。但電源卻不像心臟那樣形式單一。因為，標志電源特性的參數(shù)有功率、電源、頻率、噪聲及帶載時參數(shù)的變化等等；在同一參數(shù)要求下，又有體積、重量、形態(tài)、效率、可靠性等指標，人可按此去"塑造"和完美電源，因此電源的形式是極多的。

　　隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展，電力電子設備與人們的工作、生活的關系日益密切，而電子設備都離不開可靠的電源，進入80年代計算機電源全面實現(xiàn)了開關電源化，率先完成計算機的電源換代，進入90年代開關電源相繼進入各種電子、電器設備領域，程控交換機、通訊、電子檢測設備電源、控制設備電源等都已廣泛地使用了開關電源，更促進了開關電源技術(shù)的迅速發(fā)展。開關電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關晶體管開通和關斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關電源一般由脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制IC和MOSFET構(gòu)成。開關電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上，反而高于開關電源，這一成本反轉(zhuǎn)點。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關電源技術(shù)在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉(zhuǎn)點日益向低輸出電力端移動，這為開關電源提供了廣泛的發(fā)展空間。

　　一般電力要經(jīng)過轉(zhuǎn)換才能符合使用的需要。轉(zhuǎn)換的例子有：交流轉(zhuǎn)換成直流，高電壓變成低電壓，大功率中取小功率等等。

　　開關電源的工作原理是：

　　1.交流電源輸入經(jīng)整流濾波成直流；

　　2.通過高頻PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號控制開關管，將那個直流加到開關變壓器初級上；

　　3.開關變壓器次級感應出高頻電壓，經(jīng)整流濾波供給負載；

　　4.輸出部分通過一定的電路反饋給控制電路，控制PWM占空比，以達到穩(wěn)定輸出的目的。　　開關電源設計全過程

　　1目的

　　希望以簡短的篇幅，將公司目前設計的流程做介紹，若有介紹不當之處，請不吝指教。

　　2設計步驟：

　　2.1繪線路圖、PCBLayout.

　　2.2變壓器計算。

　　2.3零件選用。

　　2.4設計驗證。

　　3設計流程介紹(以DA-14B33為例)：

　　3.1線路圖、PCBLayout請參考資識庫中說明。

　　3.2變壓器計算：

　　變壓器是整個電源供應器的重要核心，所以變壓器的計算及驗證是很重要的，以下即就DA-14B33變壓器做介紹。

　　3.2.1決定變壓器的材質(zhì)及尺寸：

　　依據(jù)變壓器計算公式

　　B(max)=鐵心飽合的磁通密度(Gauss)

　　Lp=一次側(cè)電感值(uH)

　　Ip=一次側(cè)峰值電流(A)

　　Np=一次側(cè)(主線圈)圈數(shù)

　　Ae=鐵心截面積(cm2)

　　B(max)依鐵心的材質(zhì)及本身的溫度來決定，以TDKFerriteCorePC40為例，100℃時的B(max)為3900Gauss，設計時應考慮零件誤差，所以一般取3000~3500Gauss之間，若所設計的power為Adapter(有外殼)則應取3000Gauss左右，以避免鐵心因高溫而飽合，一般而言鐵心的尺寸越大，Ae越高，所以可以做較大瓦數(shù)的Power.

　　3.2.2決定一次側(cè)濾波電容：

　　濾波