工程师如何做到电源设计中不计算95%的参数

2018-01-17

     一位真正的电源工程师要设计出一款优质电源,需要具备哪些基本功力?一个真正的电源工程师是如何工作的呢?把电源板看成一个统一体,然后用所需用常用电路相拼,这样就能得出一款好的产品吗?对于新产品,要用什么样的电路才有把握?

  电源用通常理解的话说:是一种可以为电子电器提供合适电压,电流,波形与频率的转换装置!比如:直流电源,可以理解为频率为零,波形为直线的电源。交流电源,可以理解为电压交替变换(正负在两电极间转换),有频率,波形的电源!不管哪一种电源,都可以用微分积分数学把它在任一点时间内的值求解,且有唯一解,比如:方波,是有无数量级的正弦波组成,因此,方波可以分解为奇次谐波与牛次谐波,我们一般取值3次谐波就可以满足要求,占功率最大部分是基波。

  由于现在的电源采用的变压器基本上为高频磁心,所以场效应管就成为主要的功率器件!大家都明白,场效应管是工作在开关状态的,所以以它作为功率管,电源输出的都是脉冲方波,因此场效应管为功率的电源都带有很大份量的谐波与基波!对于场效应管为开关功率管的电源,还要明白的就是:场效应管所生产的损耗90%是在开通至关断的时间内生产的,因为开通与关断时间内都有一个很大的瞬间电阻!所以解决开关电源问题,其实主要的工作就是如何减小开通,关断损耗,对于谐波,可以通过滤波器来解决!我们还有一点要明白的就是:场效应管对瞬间变化的电压很敏感,所以给它供电的电源必须电压要稳定!最后要明白的就是:它的栅极电阻很大,一点点电压就可以让其开通,基本上不要求有电流。所以场效应管是一种电压控制元件。


  使用好场效应管的注意事项:


  1、供电电压要稳定。


  2、控制好开通,关断损耗。


  3、适当降低栅极电阻,防止误导通。


  4、要有低通放电电路与速充电电路,因为场管是栅极有电容,其电容充电要快,放电也要快!所以要用图腾柱电路。


  如何设计一款好电源:


  第一、确定你的电源功率与输入电压。由电源功率选择开关管的开关电流,变压器体积,输入电压确定开关管的耐压与变压器输入圈数。


  第二、不管何种电压,电源功率,用到场管都要有低通放电与速充电电路。


  第三、变压器要有吸收电路,把谐波吸收。


  第四、场管栅极内阻要用电阻接地拉低。


  第五、要选择合适的开关频率,保证静太损耗最小的同时,场管转换效率最高。


  第六、对于输入电压超过75V时,要考滤谐振电路作为负助功能电路。


  第七、功率过大时,要考滤PFC电路接入设计中。


  第八、驱动信号要稳定!且要有5V以上。


  不管是开关电源,逆变电源,高频设计成为主要的技术手段与主流!对于很多没计过电源或是对电源设计还未达到项目开发能力的人来说,一想到设计,就会想到各种各样的计算模式!这种想法是对的,但做法是错的!真正的电源高手从来不去计算太多的。就算元件有1000个,也不会动笔去算得太多!但出来的电源却是效果超好。为什么呢?因为有经验!


  一个真正的电源工程师是如何工作的呢:


  一、接过电源设计要求!评估成本,定可行性方案。


  二、根据客户报价!给定大体的元件成本与生产成本,可行性电路。


  三、构想出原理图!确定所选取的功率管,变压器,最稳定最简单生产又方便的原理方案。


  四、根据原理图,客户给定的样板要求或外壳要求设计PCB。


  五、根据原理图,装配合适元件,对电器参数调整。让本机在最低要求下能正常工作。


  六、上负载测试,功率达80测式,检查输出波形,电压要求,电磁性能,功率管温度,电压稳定度,转换效率。在这一个程中,对电子元件进行合适的参数调整。


  七、强化测试!也就是超负何、短路、低压、过压、强温、防震等测试。


  八、根据样板确定原理图准确的参数,定好方位图、物料图,发给生产部、仓管、跟单员,对样板进行小批量生产。


  九、对样板进行严格测试,各种性能OK,由业务员发给客户评估。OK了,可以量产。


  十、以后生产对项目进行跟踪,改良,以最短时间,最好质量给客户出货。


  从上十点,没提过工程师的参数是如何得出来的。其实,工程师所有参数是从经验与调试中出来的。我们设计电源,对参数的计算95%是不要的。比如逆变器,1000W,可以用两个55,因为每个都能达500,也可以用4个40,因为每个40可以达350W。变压器,哪用算呢!不过要有经验。当然你也可以参考完成的产品来定!线圈数,我们也要给验。电路参数,对于电子元件,就哪几个:电阻、电容、二极管、三极管、电感、热敏、压敏、场管、变压器、保险、集成电路等。各个元件的组合,也就是我们的基本电路:放大、滤波、隔离、信号源、稳压、比较、电流放大、电压放大等常驻用电路。当然还要加上自己想出来的一些独立电路!

  所以我们可以把电源板看成一个统一体,然后有所需用常用电路相拼。这样就能得出一款好的产品。对于新产品,要用自己比较了解又有把握的电路!如不是,设计出来的产品,在生产上问题就会非常多!


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