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  • 开关电源电路设计详解

    2023-06-26 16:05 电源及变压器 1114 次阅读
    随着现代电子技术的发展,开关电源电路在各个领域中得到了广泛的 ...

    随着现代电子技术的发展,开关电源电路在各个领域中得到了广泛的应用,如计算机、通信等行业。因此,对于开关电源电路设计的研究也越来越深入。

    开关电源电路的设计需要考虑因素众多,如电路稳定性、效率、成本等。下面将从开关电源电路设计的基本原理、设计流程和实例分别进行详细阐述。

    一、开关电源电路设计的基本原理

    1.1 电源开关的选择

    电源开关的选择是开关电源电路设计中的一个关键环节,通常按照电流和功率大小进行选择。常用的开关器件有MOSFET和BJT等,其中MOSFET样品较多,系数比较稳定,适合大功率、高频率的工作环境,而BJT适合低功率的情况。

    1.2 变压器的设计

    开关电源电路中的变压器是实现AC/DC变换的核心部件之一。变压器设计的关键是出力电压的稳定性、电感大小、匝数比等,需要根据电路实际需求进行合理的设计。

    1.3 输出滤波电路的设计

    开关电源电路中的输出滤波电路是为了滤除高频噪声和变压器波形,以保证输出电压的稳定性。常用的滤波电路有LC滤波电路、pi型滤波电路等,需要根据具体情况进行选择。

    二、开关电源电路设计的流程

    2.1 确定需求:开关电源电路的实际应用需求、输出电压和电流等参数。

    2.2 电路原理设计:根据需求设计各个模块的电路,如电源开关、变压器、输出滤波电路等。

    2.3 电路仿真:使用SPICE等仿真软件对电路进行测试和仿真,同时优化电路各个模块的连接方式和参数设置。

    2.4 PCB设计:根据电路原理图进行PCB设计,安排电路板上元器件的布局和连线等。

    2.5 电路测试和优化:对设计和制作的电路进行测试和优化,发现问题进行修改和调整,不断优化电路。

    三、开关电源电路设计的实例

    下面以12VDC输出的开关电源电路为例进行详细介绍。

    具体的电路参数如下:

    输入电压:220VAC

    输出电压:12VDC

    输出电流:5A

    1.选型:选用MOSFET作为电源开关管,变压器次级为6匝,输出电流为5A,则初级电流为0.9A左右。

    2.电路原理设计:根据上述需求设计电路,其中变压器使用E型铁芯,次级匝数为6匝,计算初级匝数为30匝。下面给出电路原理图:

    ![image](https://img-blog.csdn.net/20180723174941386?watermark/2/text/aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3p1bGlhbmJpamkx/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/q/85)

    3.电路仿真:使用Protel等软件对电路进行仿真,得到模拟电路图如下:

    ![image](https://img-blog.csdn.net/20180723175011888?watermark/2/text/aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3p1bGlhbmJpamkx/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/q/85)

    4.PCB设计:根据上述原理图进行PCB设计,得到的PCB图如下:

    ![image](https://img-blog.csdn.net/20180723175042728?watermark/2/text/aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3p1bGlhbmJpamkx/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/q/85)

    5.电路测试和优化:制作完成后对电路进行测试和优化,经过测试模拟电压波形和实际输出波形基本匹配,输入电流12.3A,效率为80%以上。

    开关电源电路设计需要不断优化和改进,才能在实际应用中得到更好的效果。希望本文对您有所帮助。

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