原標(biāo)題：如何設(shè)計(jì)一個(gè)正激式開關(guān)電源？

以下從設(shè)計(jì)流程框架、各部分設(shè)計(jì)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)等方面，為你介紹正激式開關(guān)電源的設(shè)計(jì)方法：

設(shè)計(jì)前期準(zhǔn)備

• 明確需求

• 確定輸入電壓范圍，比如是寬電壓輸入（如 85 - 265V 交流）還是固定電壓輸入。

• 明確輸出電壓和電流規(guī)格，例如輸出 24V、3A。

• 考慮效率、紋波、噪聲等性能指標(biāo)，像效率期望達(dá)到 85%以上，紋波電壓不超過 100mV。

• 確定是否需要隔離、過流保護(hù)、過壓保護(hù)、短路保護(hù)等特殊功能。

電路拓?fù)浯_定

• 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：正激式開關(guān)電源主要由開關(guān)管、變壓器、整流二極管、續(xù)流二極管、濾波電感和電容構(gòu)成。變壓器起到電氣隔離和電壓變換的作用，開關(guān)管控制能量的傳輸。

• 工作原理理解

• 開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓加到變壓器原邊，原邊電流上升，變壓器儲(chǔ)能。此時(shí)副邊同名端為正，整流二極管導(dǎo)通，向?yàn)V波電感和電容充電，并向負(fù)載供電。

• 開關(guān)管關(guān)斷后，原邊電流迅速下降，續(xù)流二極管導(dǎo)通，電感中的能量通過續(xù)流二極管繼續(xù)向負(fù)載和電容釋放，維持輸出電壓穩(wěn)定。

關(guān)鍵元件設(shè)計(jì)

• 變壓器設(shè)計(jì)

• 變比選擇：依據(jù)輸入輸出電壓關(guān)系確定變比。若輸入直流電壓范圍寬，按最小輸入電壓計(jì)算變比，以保證在最低輸入時(shí)能輸出所需電壓。

• 磁芯挑選：根據(jù)電源功率和開關(guān)頻率選磁芯。功率大、頻率高時(shí)選高飽和磁通密度、低損耗的磁芯，如鐵氧體磁芯。

• 繞組設(shè)計(jì)：原邊繞組匝數(shù)要保證在最小輸入電壓和最大占空比下，磁芯不飽和。副邊繞組匝數(shù)根據(jù)變比確定。繞組線徑根據(jù)電流大小選，要考慮電流密度，避免發(fā)熱過大。

• 開關(guān)管選型

• 耐壓考量：選耐壓值大于輸入最大電壓且留有余量的開關(guān)管，如輸入最大直流電壓 375V，可選耐壓 600V 以上的。

• 電流能力：根據(jù)原邊電流峰值和有效值選，電流容量要足夠，能承受開關(guān)過程中的電流沖擊。

• 二極管選型

• 整流二極管：耐壓值大于副邊輸出電壓峰值，電流容量根據(jù)輸出電流和導(dǎo)通時(shí)間選，要能承受反向恢復(fù)電流。

• 續(xù)流二極管：耐壓和電流要求與整流二極管類似，但更注重反向恢復(fù)特性，選反向恢復(fù)時(shí)間短的。

• 濾波元件設(shè)計(jì)

• 濾波電感：根據(jù)輸出電流紋波要求設(shè)計(jì)，電感值要合適，能平滑輸出電流。

• 濾波電容：根據(jù)輸出電壓紋波要求選，電容容量和等效串聯(lián)電阻（ESR）要滿足紋波抑制需求。

控制電路設(shè)計(jì)

• 控制芯片選擇：根據(jù)設(shè)計(jì)要求選控制芯片，如 UC3842、TL494 等。這些芯片有 PWM 調(diào)制、保護(hù)等功能。

• 反饋電路設(shè)計(jì)：用光耦和 TL431 等元件組成反饋電路，將輸出電壓變化反饋到控制芯片，實(shí)現(xiàn)輸出電壓穩(wěn)定調(diào)節(jié)。

PCB 布局布線

• 布局原則

• 元件分組：將輸入濾波、開關(guān)管、變壓器、輸出整流濾波等電路元件分組布置，減少相互干擾。

• 散熱考慮：發(fā)熱量大的元件（如開關(guān)管、整流二極管）要放在通風(fēng)好、散熱方便的位置。

• 布線要點(diǎn)

• 功率回路：原邊和副邊功率回路要短而粗，減小回路電感，降低電磁干擾。

• 信號(hào)線：控制信號(hào)線要遠(yuǎn)離功率回路，避免干擾。信號(hào)線走線要短，減少信號(hào)反射。

調(diào)試與優(yōu)化

• 初步調(diào)試：接上電源，檢查各點(diǎn)電壓是否正常，如輸入電壓、開關(guān)管柵極電壓、輸出電壓等。觀察開關(guān)管和二極管的波形，看是否有異常。

• 性能優(yōu)化：根據(jù)調(diào)試結(jié)果調(diào)整元件參數(shù)，如調(diào)整反饋電路參數(shù)改善輸出電壓穩(wěn)定性，調(diào)整濾波元件參數(shù)降低紋波和噪聲。

• 保護(hù)功能測(cè)試：測(cè)試過流保護(hù)、過壓保護(hù)、短路保護(hù)等功能是否正常，確保電源在異常情況下能安全工作。