开关电源电路设计要点与调试--陶显芳.pdf

开关电源电路设计要点与调试 开关电源电路设计要点与调试 陶显芳 2012.9.15 1 下面是本次技术交流的主要内容 下面是本次技术交流的主要内容 1. 开关电源电路设计需要考虑的几个要素 2. 常用开关电源 3. 开关电源典型电路简介 单IC开关电源 自激式开关电源 场效应管开关电源 6. 开关电源的安全设计 7. 开关电源调试方法要点 希望从事开关电源设计的工程师对此感兴趣 希望从事开关电源设计的工程师对此感兴趣 22 开关电源电路设计 ♫ 1.0 需要考虑的几个要素 3 1.1 开关电源电路设计需要考虑的几个要素 1. 开关电源的输出功率 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. 安全与EMC 9. 可靠性 4 开关电源输出功率 开关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 ，使滤波电容 以及开关变压器的体积都可以做得很小，因此，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 。这种开关电源电路也很简单 ，但由于晶体管的导通和截至时间相对比场效 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。目前市面上出现的大部分都是这种开 关电源。 5 开关电源输出功率和工作频率 输出功率在 100～150瓦之间 ，如果对输出电压负载特性要求比较高 ，最好选用 场效应管正激式开关电源 ，但正激式开关电源需要一个很大的储能滤波电感 ，并 且开关管的耐压相对要求比较高 ，成本相应也比较高 ，因此，现在很少人使用。 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 ，则可选用场效应管半桥式开关电源 ；输出功率在300瓦以 上的，最好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 全桥式开关电源或推挽式开关电源。 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 件的体积也同步提升 ；工作频率越高 ，储能元器件的体积 （开关变压器、滤波电 容、滤波电感）就越小 ，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。 6 开关电源与电源开关管 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