在確認基本步驟后,接著說明設計步驟。
設計步驟不僅限于AC/DC轉換器,大部分的設計都會采用類似的步驟。一開始先確認要求規格,然后選擇能實現要求規格的部件。在這里,決定“控制用電源IC的選擇”,最近的電源設計幾乎都是利用電源用IC,因此選擇電源IC,并以該IC為中心進行設計。接著,決定必須使用IC的部件,計算出常量等進行設計。流程為根據圖紙制作試作品,再來是評估性能、量產,最后出貨。
1.確定要求規格
2.控制用電源IC的選擇
3.設計、外圍部件選定
4.評估、試作
5.量產設計、評估、出貨檢查
1.確定要求規格
第1個步驟從明確了解要求規格開始。這原本就是第一個且最重要的步驟,但電源規格是“在決定整體電路規格前,無法完全確定”,必須在整體設計期間結束時加快腳步進行設計等,的確有可能讓電源設計人員感到非常困擾。不過,正因為未決定好無法有任何進展,因此大多會先制作暫時規格以支持該問題。
1.確定要求規格
輸入輸出:輸入電壓范圍、輸出電壓值和精度
負載:電流、有無瞬態(含休眠/喚醒)
溫度:最大/最小值、是否冷卻
尺寸:安裝面積、高度(外形尺寸)
必要保護:低電壓、過電壓、過熱等
成本
雖然非常嚴格,但“未徹底弄清楚規格,就無法開始設計”也是不爭的事實...
寫出確認規格時的主要確認項目。以輸入條件為例,因為是供日本國內使用,所以100VAC即可,但如果是銷售至全球市場,就必須要能夠進一步擴大能支持的范圍,或是因為銷售國家,造成電壓不穩定,部件選擇受比如還有多大余量等規格要求而出現很大變動。
另外,為了設計符合要求規格的電源,還必須詳細考慮其他項目。
2.控制用電源IC的選擇
第2個步驟為控制用的電源IC的選擇。根據第1個步驟確認到的要求事項,決定適用的電源方式、變壓器方式或開關方式、降壓或升壓、反激式或正激式,以及AC/DC轉換器中最重要的討論事項,也就是絕緣型或非絕緣型,之后再選擇控制IC。也就是說,控制IC的選擇決定電源方式。
2.控制用電源IC的選擇
方式:變壓器方式、開關方式
方式:降壓、升壓、升降壓、反轉
方式:線性、反激式、正激式等
絕緣/非絕緣
在實際設計電源時,電源IC占了非常重要的地位,會因為使用的IC來決定電路和部件。換言之,設計時能以IC為中心。
3.設計、外圍部件選定
決定IC和電源方式后,接著參考IC的應用例等進行設計。包含變壓器設計在內,決定外圍電路的電容器和電阻等的常量。
3.設計、外圍部件選定
必須使用IC的部件
各常量的計算、優化
變壓器設計
設計時,在電氣、電子知識外,還必須具備部件知識,其中又以經驗最為必要。不過,即使在憑借這樣的知識和經驗進行設計,仍會有不了解和不順利的時候。此時,可以利用部件廠商的支持,迅速完成設計,避免徒勞無功。
4~5.評估、試作、量產、出貨
那么,完成圖紙和部件列表、建立基板線路后,即進入試作、評估的階段。
4.評估、試作
利用評估板/工具
制作試作基板、設想條件下的工作、性能評估
調試、優化
符合/不符合要求規格、權衡的判斷
5.量產設計、評估、出貨檢查
在試作階段,首先從確認基本工作開始,但有時可能會難以判斷工作是否正確。這時候,不穩定會判定是否符合設計的規格,不過大多數的IC廠商都會準備其IC的評估板,可以多加利用。利用確實能正常工作評估板,比較、探討設計的電路是否正確工作。
調試和優化的作業結束后,開始判斷是否可以進入量產。此時,有時可能無法完全滿足要求規格。不會退讓的規格要求,必須重新設計,或是稍微妥協,討論如何取得權衡,盡量讓全部產品接近目標值。
希望大家在設計時,大致上都能遵循上述步驟。
審核編輯黃宇
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