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一种模块化的电源设计方法

所有的电源设计者在设计电源时,都遵循一种普遍的模式。按照这种模式,每一步的设计实际上是为下一频的设计打下基础,并指导设计者以最小的工作量达到既定的目标。本文介绍一种包含两个步骤的设计方法:首先,它将电源分割成几个功能块,这些功能块可以用模块化的设计;第二,它描述了如何按照顺序将模块设计出来,并用能够简化后面的组合过程。对于每个模块不同的应用场合,书中列出了一些电源设计者经常采用的典型工业设计方法,可以进一步帮助读者理解。每个模块都包含了相关的设计公式。从这些公式里,可以很快地计算出元器件的参数。这是一个连贯的、合理的设计流程,未知的量是最少的。这种方法经过合理的组织,即使是没有经验的设计者也可以在8h以内设计出一个“专业”水准的电源简图,它占整个设计过程40%的时间。一些物理设计,如实验电路的构建、低噪声的PCB布置、变压器绕线技术等,在整个例子里也都有介绍。由于一些物理因素的存在,也有同样的问题出现。希望这些实用的例子能够有助于将问题减少到最低程度。所有的电源,不管它是线性的,还是开关的,总是遵循一般的设计流程。由于半导体工业技术的成熟和集成水平的提高,线性电源主要通过例子给出。开关电源的设计流程相对而言要复杂一些。一般的方法如下:
1.为产品选择一个合适的技术和拓扑。
2.根据设计指标和要求,完成电源“黑箱”的近似估计。估算包括半导体器件的功率损耗、峰值电流和电压,并且可以告诉设计者所选择的拓扑是否合理,以及是否有必要进行其他的选择。同时读者可以申请得到在电路试验阶段所需的半导体样品。
3.按照设计流程图,一步步地设计电源。
4.用文中结构布局和设计部分所介绍的技术搭建电路试验板
5.试验,试验,再试验!测试电源是否符合设计指标要求。如果不能满足要求,需要对设计做一些修改。做一些“在线”测试,这样就可以知道这些修改对电源性能的影响,将产品接到电源,并对其进行传导测试,以防任何交互影响的产品。正式将产品提交到批准机构以前,一定要测出与安全标准和RFI/EMI相关的数据。
6.确定物理结构设计,包括产品的物理包装、散热片的设计及PCB设计。
7.对最后的产品作RFI/EMI测试,以得到正式批准,这里可能需要作一些改动。但是如果你已经在前面的设计步骤中做了这些工作,那么这些都是次要的
8.发布产品

本文节选自《开关电源设计指南》,由镭之源半导体激光驱动电源整理。
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