由简到难！大师教你一步一步设计开关电源

针对开关电源很多人觉得很难，其实不然。设计一款开关电源并不难，难就难在做精，等你真正入门了，积累一定的经验，再采用分立的结构进行设计就简单多了。万事开头难，笔者在这就抛砖引玉，慢慢讲解如何一步一步设计开关电源。

　　开关电源设计的第一步就是看规格，具体的很多人都有接触过，也可以提出来供大家参考，我帮忙分析。

　　我只带大家设计一款宽范围输入的，12V2A的常规隔离开关电源。

　　1.首先确定功率，根据具体要求来选择相应的拓扑结构；这样的一个开关电源多选择反激式(flyback)基本上可以满足要求。在这里我会更多的选择是经验公式来计算，有需要分析的，可以拿出来再讨论。

　　2.选择相应的PWMIC和MOS来进行初步的电路原理图设计

　　当我们确定用flyback拓扑进行设计以后，我们需要选择相应的PWMIC和MOS来进行初步的电路原理图设计(sch)。无论是选择采用分立式的还是集成的都可以自己考虑。对里面的计算我还会进行分解。

　　分立式：PWMIC与MOS是分开的，这种优点是功率可以自由搭配，缺点是设计和调试的周期会变长（仅从设计角度来说）；集成式：就是将PWMIC与MOS集成在一个封装里，省去设计者很多的计算和调试分步，适合于刚入门或快速开发的环境。

　　3.做原理图

　　确定所选择的芯片以后，开始做原理图(sch)，在这里我选用STVIPer53DIP(集成了MOS)进行设计。

　　设计前最好都先看一下相应的datasheet，确认一下简单的参数。无论是选用PI的集成，或384x或OBLD等分立的都需要参考一下datasheet。一般datasheet里都会附有简单的电路原理图，这些原理图是我们的设计依据。

　　4.确定相应的参数

　　当我们将原理图完成以后，需要确定相应的参数才能进入下一步PCBLayout。当然不同的公司不同的流程，我们需要遵守相应的流程，养成一个良好的设计习惯，这一步可能会有初步评估，原理图确认，等等，签核完毕后就可以进行计算了。

　　先附上相应的原理图。

　5.确定开关频率，选择磁芯确定变压器

　　这里确定芯片工作频率为70KHz，芯片的频率可以通过外部的RC来设定，工作频率就等于开关频率，这个外设的功能有利于我们更好的设计开关电源，也可以采取外同步功能。与UC384X功能相近。

　　变压器磁芯为EER28/28L。

　　一般AC2DC的变换器，工作频率不宜设超过100kHz，主要是开关电源的频率过高以后，不利于系统的稳定性，更不利于EMC的通过性。频率太高，相应的di/dtdv/dt都会增加，除PI132kHz的工作频率之外，大家可以多参考其它家的芯片，就会总结自己的经验出来。

　　对于磁芯的选择，是在开关频率和功率的基础，更多的是经验选取。当然计算的话，你需要得到更多的磁芯参数，包括磁材，居里温度，频率特性等等，这个是需要慢慢建立的。

　　20W~40W范围内EE25EER25EER28EFD25EFD30等均都可以。

　　关于变压器磁芯的选择

　　功率大小：

　　小于5w可使用的磁芯：

　　ER9.5,ER11.5,EE8.3,EE10,EE13,RM4,GU11,EP7,EP10,UI9.8,URS7

　　5-10W可使用的磁芯：

　　ER20,EE19,RM5,GU14,EFD15,EI22,EPC13,EF16,EP13,UI11.5

　　10-20W可使用的磁芯：

　　ER25,EE20,EE25,RM6,GU18,EPC17,EF20

　　20-50W可使用的磁芯：

　　ER28,ETD28,EI28,EE28,EE30,EF25,RM8,GU22,

　　PQ20,EPC19,EFD20

　　50-100W可使用的磁芯：

　　ER35,ETD34,EE35,EI35,EF30,RM10,GU30,PQ26,

　　EPC25,EFD25

　　100-200W可使用的磁芯：

　　ER40,ER42,ETD39,EI40,RM12,GU36,PQ32,EFD30

　　200-500W可使用的磁芯：

　　ER49,ETD49,EC53,EE42,EE55,EI50,RM14,GU42,

　　PQ35,PQ40,UU66

　　大于500W可使用的磁芯：

　　ER70,ETD59,EE65,EE85,GU59,PQ50,UU80,UU93

　　磁芯与传输功率对照表

　　6.设计变压器进行计算

　　输入input：85~265Vac

　　输出output：12V2A

　　开关频率Fsw：70kHz

　　磁芯core：EER28/28L

　　磁芯参数：Ae82mm2

　　以上均是已知参数，我们还需要设定一些参数，就可以进入下一步计算。

　　设定参数：

　　效率η=80%

　　最大占空比：Dmax=0.45

　　磁感应强度变化：ΔB=0.2

　　有了这些参数以后，我们就可以计算得到匝数和电感量。

　　输出功率Po=12V*2A=24W

　　输入功率Pin=Po/η=24W/0.8=30W

　　输入最低电压Vin(min)=Vac(min)*sqr(2)=85Vac*1.414=120Vdc

　　输入最高电压Vin(max)=Vac(max)*sqr(2)=265Vac*1.414=375Vdc

　　输入平均电流Iav=Pin/Vin(min)=30W/120Vdc=0.25A

　　输入峰值电流Ipeak=4*Iav=1A

　　原边电感量Lp=Vin(min)*Dmax/(Ipeak*Fsw)=120Vdc*0.45/(1A*70K)=770uH

　　这里的4是一个经验值，当然也是我自己独家的经验。至于推导，不用那么麻烦，看下面的图，你就明白了，下面是DCM时的电流波形;至于CCM加一个平台，自己可以推导，很简单。

　　到此最重要的一步原边电感量已经求出，对于漏感及气隙，我不建议各位再去计算和验证。