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开关电源设计要点与调试
开关电源设计要点与调试
陶显芳
2017.12.5
开关电源设计要点开关电源设计要点
开关电源设计要点开关电源设计要点
♫ 1.01.0
1.01.0
需要考虑的几个要素需要考虑的几个要素
需要考虑的几个要素需要考虑的几个要素
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1.0 开关电源电路设计需要考虑的几个要素1.0 开关电源电路设计需要考虑的几个要素
1.0 1.0 开关电源电路设计需要考虑的几个要素开关电源电路设计需要考虑的几个要素
1.1. 开关电源的输出功率
1.1.
2. 成本
3. 体积
4. 工作效率
5. 工作频率
6. 输出负载特性
7. 输入电压特性
8. 可靠性
9. 安全与EMC
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1.1 开关电源输出功率1.1 开关电源输出功率
1.1 1.1 开关电源输出功率开关电源输出功率
电源输出功率的大小,决定开关电源选择什么样的工作方式或电路,从性价比
方面来考虑 ,一般输出功率低于 5瓦的开关电源 ,最好选用反激式单IC开关电
源,如FSD200、ICE2A0565等。这些单IC开关电源把驱动电路和电源开关管
同封装在一个壳体中,其电路很简单,并且工作频率很高,因此 ,滤波电容以及
开关变压器的体积都可以做得很小 ,开关电源的体积做得非常小。
单从成本方面考虑 ,20瓦以下的开关电源 ,也可以选用晶体管自激式开关电源。
这种开关电源电路相对比较很简单 ,但由于晶体管的导通和关断时间相对比场效
应管大很多 ,因此,这种开关电源一般工作频率不能选得很高,所以体积相应要
大一些。随着输出功率增大,自激式开关电源的工作频率也要相应降低,其在成
本方面就不再具有优势。
输出功率在 15~100瓦之间,如果对输出电压负载特性要求不是很高,最好选
用带驱动IC的场效应管反激式开关电源 ;如果对输出电压负载特性要求比较高,
可选用场效应管正激式开关电源 ,但正激式开关电源体积比较大,成本也较高。
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1.2 开关电源输出功率和工作频率1.2 开关电源输出功率和工作频率
1.2 1.2 开关电源输出功率和工作频率开关电源输出功率和工作频率
输出功率在 120~300瓦之间,如果输入电压比较低,可选用推挽式开关
电源;如果输入电压比较高,则可选用半桥式开关电源;输出功率为300瓦
以上时,最好可选用全桥式开关电源。
输出功率在 1000瓦以上的,最好选用IGBT管推挽式或半桥式、全桥式开
关电源,IGBT管开关电源工作频率相对比较低,体积相对比较大。
开关电源的体积很大程度上与输出功率及工作频率有关。输出功率越大,
功率器件的体积相应也会增大 ;工作频率越高,储能元器件 (开关变压器、
滤波电容、滤波电感)的体积相应会减小,但开关电源的损耗也会随着开关
电源的工作频率升高而增加。因为,开关电源变压器的损耗和开关管的损耗
都与工作频率有关 ,电感、电容器的损耗也与工作频率有关。开关管的损耗
与工作频率成正比 ,因此,如果不是对开关电源的体积有特别要求,就不要
把开关电源的工作频率取得很高 ,一般以开关管的损耗不超过总电源损耗的
10%来决定开关电源的工作频率。
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1.3 电源开关管的选择1.3 电源开关管的选择
1.3 1.3 电源开关管的选择电源开关管的选择
在高压大功率场效应管还没有大量在市场上出现之前 ,开关电源基本上都是采用
晶体管作为电源开关管。晶体管与场效应管的工作原理截然不同,晶体管是一个电流
控制型器件 ,作为电源开关管,它需要较大的驱动电流,但控制电压却很低;而场效
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