本文詳細介紹了反激式開關電源的工作原理、局部電路設計(包括輸入濾波整流、PWM驅動、吸收電路和光耦反饋),以及總體電路設計和PCB繪制的基本步驟。首次設計分享,期待專家指點。
1.輸入濾波整流電路設計
2.PWM驅動電路設計
3.吸收電路設計
4.光耦反饋電路設計
前言
一、反激式開關電源是什么?
二、局部電路設計
三、總體電路設計
四、PCB繪制
總結
前言
開關電源在整個電路設計中極其重要,涉及到的理論知識也很多,在設計的時候要考慮到很多地方,這一章我們來看下常用的反激式開關電源。
一、反激式開關電源是什么?
反激,是指開關管導通時,高頻變壓器T初級繞組工作狀態(tài)與次級繞組工作狀態(tài)相反,如下圖為單端式反激開關電源,當mos管導通時,變壓器T初級繞組上正下負,次級繞組上負下正,二極管D1截至,變壓器T初級繞組儲能;當mos管截至時,由于變壓器T初級繞組中存在反電動勢,需要釋放能量,變壓器T初級繞組上負下正,次級繞組上正下負,二極管D1導通給濾波電容儲能后輸出。
二、局部電路設計
上面我們了解原理了,我們現在不得來整一個來玩
1.輸入濾波整流電路設計
該電路主要用來抗干擾以及進行整流輸出,我們要考慮到的主要有以下幾個方面
過流保護:
一般采用保險管保護,當工作電流過大時可直接切斷電路,保護后級電路防止損壞。
浪涌保護:
主要依靠壓敏電阻,tvs管等保護元件來進行防護。
浪涌保護有個注意事項,我們要區(qū)分好所要面對的浪涌干擾是浪涌電流還是浪涌電壓,如果是浪涌電壓的話我們可以使用壓敏電阻或者tvs管來防護,但是浪涌電流不可以用壓敏電阻,壓敏電阻能吸收很大的浪涌電壓,但是他承受不了持續(xù)大點的電流,所以一般都是用來過濾瞬態(tài)浪涌電壓,我們可以通過熱敏電阻來抑制浪涌電流,浪涌電流一般是在電路啟動的瞬間會產生。
電磁干擾:
電磁干擾主要是差模干擾和共模干擾,電氣設備對外的干擾多以共模干擾為主,外來的干擾也多以共模干擾為主,共模干擾本身一般不會對設備產生危害,但是如果共模干擾轉變?yōu)椴钅8蓴_,干擾就嚴重了,因為有用信號都是差模信號。
在防護電路中,差模干擾主要是在電路中引入差模電容(x電容),差模電容提供最短的路徑,使差模干擾信號被旁路過濾,從而抑制差模干擾的產生。共模干擾主要是通過電容(Y電容)和電感來濾除共模干擾,在emc防護電路中,共模干擾的影響尤其重要,除了通過電容(Y電容)和電感濾除干擾還可以通過對信號線路進行屏蔽,在PCB 板上大面積鋪地降低地線阻抗來減少共模信號強度等方法。
有一點要注意的是,若是x電容容值大于0.1uf時需要添加放電電阻。
整流設計:
整流我們一般都是直接通過整流橋來進行整流,在設計的時候如果是自己搭建整流橋的話要考慮好二極管的耐壓,但是我們通過整流后得到的電壓波形是一個類似饅頭波的波形,不夠平滑,我們需要通過電容的充放電原理來對其進行修正。
2.PWM驅動電路設計
這里我選用的是TOP266VG電源管理芯片,通過檢測控制腳C引腳的電壓情況從而來控制內部mos管的導通情況,從而控制DS極內部導通情況。
①當D極和S極內部導通形成回路時,變壓器初級繞組同名端為副極,次級繞組同名端為副極,二極管D8,D5不導通;
②當D極和S極內部截至時,由于初級繞組存在反電動勢需要釋放,此時初級繞組同名端為正極,次級繞組同名端為正極,二極管D8導通后給經過濾波電容后輸出。
3.吸收電路設計
變壓器內部是由線圈和磁性組成,當變壓器初級繞組回路斷開時,由于初級繞組存在反電動勢需要釋放,此時初級繞組上負下正,電流流經二極管D5后先給電容C7充電,然后電容再通過電阻R9放電,利用TVS管可以將電容C7的放電電壓控制在一個范圍里。
4.光耦反饋電路設計
光耦反饋電路主要是做一個隔離反饋,當檢測到輸出電壓超過12V時,通過光耦隔離反饋給電源管理芯片從而去執(zhí)行相應的動作。
該電路主要由光耦EL817和穩(wěn)壓器TL431組成,12V電壓通過電阻R19,R20,R18分壓后給TL431提供基準電壓,當輸出超過12V時,TL431基準電壓大于2.5V,TL431內部導通,此時的電流流向為12V—>R16—>EL817原邊—>TL431—>GND,則EL817副邊導通輸出反饋信號。
當輸出電壓小于12V時,TL431基準電壓小于2.5V,TL431內部截至,此時電路的電流流向為下圖所示。
三、總體電路設計
總體電路大概是這樣,PCB我還沒畫,到時候畫完打板出來試下怎么樣
四、PCB繪制
PCB繪制大致如此,嘉立創(chuàng)打散熱孔太麻煩了,我就沒打散熱孔,大致如此,PCB設計感覺還不是特別好,希望各位大佬指導指導。
總結
這一章主要講了一下反激式開關電源的簡單設計,第一次設計開關電源,希望各位大佬能指出其中的問題。
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原文標題:常用反激式開關電源工作原理、電路設計、PCB繪制
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