如果您不知道如何及从何处着手,开关模式电源设计可能听起来很神秘,因为有各种各样的拓扑和控制器类型可供选择。在本博客系列中,我将介绍如何为您的应用选择最适合的电源拓扑,并告知需了解的信息。专为应用打造的规格通常可作为最佳切入点。此规格应至少包括有关输入电压范围、输出电压和最大负载电流的信息。然而,若您也可以回答以下一些问题,则选择最合适的拓扑和/或系统解决方案将变得更容易:

  • 您的应用是否需要在输入和输出之间使用隔离栅?如果是,您需要达到什么绝缘水平?您想通过初级侧还是次级侧调压来实现输出电压调节?
  • 您的电源是用于直流-直流转换还是交流-直流转换?有关输入的其他有用信息可包括最大浪涌电流、最大输入电流和最大容许反射纹波。
  • 您的应用的输出功率范围是多少?在许多情况下,此信息有助于减少可用拓扑和控制器的数量。您的规格还应对电源输出电压容差、最大容许输出电压纹波、平均输出电流和峰值输出电流的要求。此外,规格中还应包括对负载调节、瞬态响应和线路调节(例如,线路调节对汽车起动来说非常重要)等动态特性的额外要求,因为您可能需要相应地调整功率级以实现目标。
  • 您所需的开关频率是多少?您是否需要采用频率抖动功能来降低峰值发射?您的系统中是否有多个电源?若如此,电源是否需要同步?在汽车应用中,常用做法是选择低于450kHz或高于2.1MHz的开关频率,以避免干扰AM频段。而在大功率应用中,您可能需要选择低开关频率以获得最佳效率。
  • 环境温度和工作温度范围是多少?设计用于何种行业?是否需要汽车或军用级部件?
  • 对您的电源来说,需主要优先考虑的是什么?一般来说,进行电源设计时,您必须在性能、形状系数和成本之间进行权衡。必须了解其中哪个因素具有最高优先级,因为它将直接影响您的设计质量。
  • 电源是否需要满足效率、电磁干扰(EMI)、功率因数校正(PFC)方面的某些标准或美国保险商实验室(UL)的认证?是否需要轻负载效率或特定的备用电源电平?

当然,并不总是需要所有这些信息。然而,电源规格信息越详细,选择最适合的拓扑和性能最佳的组件也就越容易。

最常见的开关模式电源拓扑结构包括:

  • 降压。
  • 升压。
  • 反向降压升压。
  • 单端初级电感转换器(SEPIC)。
  • Ćuk。
  • Zeta。
  • 反激。
  • 双开关反激。
  • 有源钳位正激。
  • 单开关正激。
  • 双开关正激。
  • 推拉。
  • Weinberg。
  • 半桥。
  • 全桥。
  • 移相全桥。

这些拓扑均得到TI Power Stage Designer 3.0工具(功率计设计器3.0)的支持。

1总结了电源规格最常见的参数。

输入

  • DC/DC或AC/DC
  • 电压纹波
  • 浪涌电流

输出

  • 电压公差
  • 电压纹波
  • 平均电流
  • 峰值电流
  • 瞬态响应
  • 负载调节
  • 线路调节

隔离

  • 功能
  • 强化
  • 双向
  • 安全类别

优先级

  • 性能
  • 形状系数
  • 成本

开关频率

  • 范围
  • 同步
  • 抖动

标准

  • EMI
  • PFC
  • UL
  • 效率
  • 轻负载效率
  • 备用电源


1:有用的规格参数总结

在我的下一篇博文中,我将介绍如何根据规格参数选择最适合的拓扑。

原文链接:

http://e2e.ti.com/blogs_/b/powerhouse/archive/2016/12/13/how-to-approach-a-power-supply-design-part-1

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