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如何簡化開關電源設計

發(fā)布時間： 2016-06-21 14:13:00 關注量：1493

過去15年來，開關電源的設計逐漸成為主流?，F(xiàn)在，開關電源的設計已不再是專家的任務，任何參與系統(tǒng)設計的人員都能夠最終設計出自己的開關電源。

幸運的是，各種專業(yè)水平的人都可以利用美國國家半導體的WEBENCH?在線工具來設計開關穩(wěn)壓器。由于專業(yè)人員通常希望針對某些專用元件或目標性能來修改自己的設計，這些工具還允許進行定制設計。這意味著可能會把一個原來工作很好的設計“優(yōu)化”至不穩(wěn)定的狀態(tài)。在線工具可以用來發(fā)現(xiàn)并糾正問題，配合工程師思路的發(fā)展。

邁出第一步

在線電源設計的第一步是定義電源需求，包括電壓范圍、輸出電壓和負載電流?？赡艿慕鉀Q方案會得到自動評估，并將一、兩個建議方案呈現(xiàn)給用戶。這也是設計者可能遇到麻煩的第一個地方：如果需求的表達不正確(例如，如果實際的輸入電壓范圍高于或低于輸入值)，則不適合的解決方案也會顯示。用戶可以嘗試多組需求，但必須對系統(tǒng)需求有清晰的概念。

當選定了穩(wěn)壓器解決方案后，就可以確定該電路的元器件。該工具會會顯示元器件的號碼。用戶可以更改為一個預設的替代品，或輸入一個定制元件。對于元器件值和所有關鍵的寄生參數(shù)值都有指導。如果采用了與推薦值差異較大的定制元件，恐怕性能就會下降不少。

性能評估

一旦選定了電路元器件，就到了評估性能的時候了。一般來說，性能評估要看頻率響應值(交叉頻率和相位裕度)、峰值電流和電壓，以及熱性能值(效率、結溫和元件溫度)。盡管這些計算建基于模型，仿真結果與工作臺數(shù)據(jù)還是匹配得很好的。

電氣仿真與熱仿真

電氣仿真支持某些解決方案。這些仿真器會顯示出邏輯圖，用戶可以進一步更改元器件，并在穩(wěn)壓電路上運行測試?，F(xiàn)有的測試包括波德圖、穩(wěn)態(tài)、線路瞬態(tài)、負載瞬態(tài)和起動。(注意，波德圖只能用于那些采用固定頻率穩(wěn)壓器IC的電路。)為使在線測試更有用，用戶應仔細檢查所有測試條件。輸入電壓和負載電流對每次測試都可能會變化，而默認值可能與用戶的系統(tǒng)不相匹配。用戶必須先估計出應得的結果，如果仿真結果與之不同，去找出原因。

熱仿真可以用于許多方案。在線工具會用一個參考設計布局，評估在PCB板上實現(xiàn)的穩(wěn)壓電路。元器件和電路板溫度的結果以全彩圖象及表格顯示。由于熱仿真運行得較快(幾分鐘內(nèi)就可以給出結果)，精度自然比不上一個耗費數(shù)小時的詳盡CFD(計算流體動力)仿真結果。但是，溫度估計一般在實際值的20°C內(nèi)。這對于確定電路板或元器件的熱點，防止出現(xiàn)過熱情況已經(jīng)足夠使用了。

測試原型

開關穩(wěn)壓器設計投產(chǎn)前的最后步驟是建立一個原型，用于工作臺的測試。某些解決方案含有客戶化設計的支持，其它方案則有參考設計板。在線工具有強大功能，或許你會由此產(chǎn)生跳過此步驟的想法–千萬不要這樣!大多數(shù)設計的運行良好，但有些則需要精心布局才能得到最佳性能。實際的元器件可能并不精確匹配仿真結果，特別是考慮它們的寄生效應后，實際性能(包括電路板布局效果)會與仿真結果略有差別。我們重申，關鍵是要確定期望值，并分析所有不同之處。設計者應使用各種實驗室工具，包括高速示波器、DVM、電流表，再加上自己的思考，就能得到很好的成功機會。

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客戶感言

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北京合康億盛變頻科技股份有限公司

經(jīng)人介紹認識了艾德杰，試著從他們那里買了一套產(chǎn)品，性能穩(wěn)定，故障幾乎沒有，即便有點小問題，他們也會過來處理，后來就一直和他們進行友好合作。
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武漢中元華電科技股份有限公司

在我們決定與艾德杰電源合作后，他們派出技術骨干和我們的技術部門溝通，充分了解了我司的使用需求后立即準備方案，待我們確認方案后，艾德杰的工作人員馬上將此提上日程，在距預約交貨期還有5天的時候，就已將我司定制的電源送上門，安裝調(diào)試，產(chǎn)品使用至今，一切良好，非常感謝艾德杰的鼎力支持，不辭勞苦的幫我們設計開發(fā)新產(chǎn)品，技術可靠，服務周到。
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中國中船重工集團707所

我們公司的工程師只擅長一部分工作，另一部分與電源有關的工作不是很擅長，公司有個新項目需要他人來合伙開發(fā)，生產(chǎn)，一時半會兒找不到合作伙伴。網(wǎng)上找到了艾德杰，經(jīng)過實地考察，我們決定和艾德杰試著合作一次，整個合作過程，我們多次溝通，商量，他們的工程師技術好，經(jīng)驗豐富，我們和他們一起探討，彼此的知識面都擴大了，合作過程中設計到多次修改，他們的工程師半句怨言都沒有，合作的過程非常滿意，產(chǎn)品準時交給我們使用，...
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北京鐵道機車研究所

一次偶然的機會艾德杰的銷售人員聯(lián)系到我們，我們抱著試試看的心情從他那里訂購了一臺電源，性能很好，從那之后我們就建立了長期的合作關系，偶爾有一點點的小故障，他們的工作人員都會很快的過來幫忙處理。服務熱情周到，他們才是我們的好兄弟，好幫手。
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李明仕

湖北武漢人 1970年7月出生碩士學歷。從事電源設計研發(fā)工作30年，先后擔任多家電源公司的技術總監(jiān) 技術成果 1． 1996年獲武漢市科學技術研究成果證書武科成證字(96)第014號登記號WK9601003 成果名稱:DTK系列開關型直流穩(wěn)壓電源 2． 1996年武漢高創(chuàng)電子有限公司的電源項目獲得電源行業(yè)的第一個國家火炬計劃 3． 2000年武漢玉星電子有限責任公司<<電壓過零檢控軟開關電源>>項目獲科技部中小型企業(yè)創(chuàng)新基金無償資助,項目代號20004214054563 4.　電源方面各項專利近20項，其中發(fā)明專利2項。 5. 國內(nèi)電源期刊上發(fā)表多篇論文。

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沈錦飛

1955年出生，現(xiàn)任江南大學物聯(lián)網(wǎng)學院教授、碩士生導師。主要從事電力電子電路、裝置與電能質(zhì)量控制的研究和教學工作，發(fā)表學術論文30多篇，其中EI檢索5篇，獲得教育部科技進步獎、江蘇省教學成果獎、無錫市科技進步獎，多項發(fā)明專利，主編本科教材；被評為無錫市優(yōu)秀教師、市級先進個人。是中國自動化學會會員、江蘇省電工協(xié)會自動控制系統(tǒng)專委會委員、無錫市自動化學會理事、無錫市電機工程學會理事。

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顏文旭

1971 年出生，現(xiàn)任江南大學物聯(lián)網(wǎng)工程學院教授，碩士生導師?，F(xiàn)主要從事電力電子技術及智能控制、機電一體化及過程控制等領域的研究和開發(fā)工作，發(fā)表學術論文30篇（其中EI收錄6篇），獲專利12項，參加編制十二五國家級規(guī)劃教材，國家自然科學基金項目，省青年科學基金項目，市級重點實驗室建設，主持方塊地毯自動包裝生產(chǎn)線開發(fā)、2.0MW風力發(fā)電變流器、10kV高壓固態(tài)軟起動器、船舶壓載水物理強化處理核心技術...

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