开关电源的设计步骤

【开篇】针对开关电源很多人觉得难，主要是理论与实践相结合；万事开头难，我在这里只能算抛砖引玉，慢慢讲解如何设计，有任何技术问题可以随时打断，我将尽力来进行解答。设计一款开关电源并不难，难就难在做精；我也不是一个很精熟的工程师，只能算一个领路人。希望大家喜欢大家一起努力!!【第一步】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备注一个，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【第二步】2.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集成式，多是指PWMcontroller和powerswitch集成在一起的芯片不限定于是PSR还是SSR【第三步】3.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，原因为何(因为我们是销售这一颗芯片的)？

设计之前最好都先看一下相应的datasheet，自己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【第四步】4.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一般有芯片厂家提供相关资料【第五步】5.确定开关频率，选择磁芯确定变压器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。

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EE25EER25EER28

EFD25EFD30等均都可以【第六步】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计算开始

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

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

漏感Lleakage<5%*Lp上面计算了变压器的电感量，现在我们还需要得到相应的匝数才可以完成整个变压器的工作1）计算导通时间Ton周期时间T=Ton+Toff=1/FswTon=T*DmaxFsw,Dmax都是已知量70kHz,0.45代入上式可得Ton=6.43us2）计算变压器初级匝数Np=Vin(min)*Ton/(ΔB×Ae)=120Vdc*6.43us/(0.2*82mm2)=47T（这里的数是一定要取整的，而且是进位取整，我们变压器不可能只绕半圈或其它非整数圈）3）计算变压器12V主输出的匝数输出电压(Vo):

12Vdc整流管压降(Vd):0.7

Vdc绕组压降(Vs):0.5

Vdc原边匝伏比(K)=Vi_min/