開關電源設計及過程概述

開關電源是利用現代電力電子技術，控制開關管開通和關斷的時間比率，維持穩定輸出電壓的一種電源，開關電源一般由脈沖寬度調制(PWM)控制IC和MOSFET構成。開關電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上，反而高于開關電源，這一點稱為成本反轉點。隨著電力電子技術的發展和創新，使得開關電源技術也在不斷地創新，這一成本反轉點日益向低輸出電力端移動，這為開關電源提供了廣闊的發展空間

電源有如人體的心臟，是所有電設備的動力。但電源卻不像心臟那樣形式單一。因為，標志電源特性的參數有功率、電源、頻率、噪聲及帶載時參數的變化等等；在同一參數要求下，又有體積、重量、形態、效率、可靠性等指標，人可按此去"塑造"和完美電源，因此電源的形式是極多的。

隨著電力電子技術的高速發展，電力電子設備與人們的工作、生活的關系日益密切，而電子設備都離不開可靠的電源，進入80年代計算機電源全面實現了開關電源化，率先完成計算機的電源換代，進入90年**關電源相繼進入各種電子、電器設備范疇，程控交換機、通訊、電子測試設備電源、控制設備電源等都已廣泛地使用了開關電源，更促使了開關電源技術的迅速發展。開關電源是利用現代電力電子技術，控制開關晶體管開通和關斷的時間比率，維持穩定輸出電壓的一種電源，開關電源一般由脈沖寬度調制(PWM)控制IC和MOSFET構成。開關電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上，反而高于開關電源，這一成本反轉點。隨著電力電子技術的發展和創新，使得開關電源技術在不斷地創新，這一成本反轉點日益向低輸出電力端移動，這為開關電源提供了廣泛的發展空間。

一般電力要經過轉換才能符合使用的需要。轉換的例子有：交流轉換成直流，高電壓變成低電壓，大功率中取小功率等等。

開關電源的工作原理是：

1.交流電源輸入經整流濾波成直流；

2.通過高頻PWM(脈沖寬度調制)信號控制開關管，將那個直流加到開關變壓器初級上；

3.開關變壓器次級感應出高頻電壓，經整流濾波供給負載；

4.輸出部分通過一定的電路反饋給控制電路，控制PWM占空比，以達到穩定輸出的目的。

開關電源設計全過程

1目的

希望以簡短的篇幅，將公司目前設計的流程做解析，若有解析不當之處，請不吝指教。

2設計步驟：

2.1繪線路圖、PCBLayout.

2.2變壓器計算。

2.3零件選用。

2.4設計驗證。

3設計流程解析(以DA-14B33為例)：

3.1線路圖、PCBLayout請參考資識庫中說明。

3.2變壓器計算：

變壓器是整個電源供應器的緊要核心，所以變壓器的計算及驗證是很緊要的，以下即就DA-14B33變壓器做解析。

3.2.1決定變壓器的材質及尺寸：

根據變壓器計算公式

B(max)=鐵心飽合的磁通密度(Gauss)

Lp=一次側電感值(uH)

Ip=一次側峰值電流(A)

Np=一次側(主線圈)圈數

Ae=鐵心截面積(cm2)

B(max)依鐵心的材質及本身的溫度來決定，以TDKFerriteCorePC40為例，100℃時的B(max)為3900Gauss，設計時應考慮零件誤差，所以一般取3000~3500Gauss之間，若所設計的power為Adapter(有外殼)則應取3000Gauss左右，以避免鐵心因高溫而飽合，一般而言鐵心的尺寸越大，Ae越高，所以可以做較大瓦數的Power.

3.2.2決定一次側濾波電容：

濾波電容的決定，可以決定電容器上的Vin(min)，濾波電容越大，Vin(win)越高，可以做較大瓦數的Power，但相對價格亦較高。

3.2.3決定變壓器線徑及線數：

當變壓器決定後，變壓器的Bobbin即可決定，根據Bobbin的槽寬，可決定變壓器的線徑及線數，亦可計算出線徑的電流密度，電流密度一般以6A/mm2為參考，電流密度對變壓器的設計而言，只能當做參考值，最終應以溫昇記錄為準。

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