资深工程师分享的开关电源设计经验
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。
注：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。
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pwm ic 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：pwm ic 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 pwm ic 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。
3. 确定所选择的芯片以后，开始做原理图(sch)。
在这里我选用 st viper53dip(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 ob ld 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。
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 pcb layout。
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了。
先附上相应的原理图
不需要启动电阻的，因为这颗片子里已经集成了一个 高压启动电流源 如下图：
当然针对 uc384x 等需要启动电阻的芯片来说，计算启动电阻阻值的话，可以这样
rstart = (vin(min) - vdd ) / istart
rstart: 启动电阻
vin(min): 输入最低直流电压
vdd: 芯片的供电电压
istart: 芯片的启动电流
一个很有深度的问题，同时也是 viper53 异于其它 single chip power 的优点
r205 断开或相当于光耦拆掉（相当于副边失反馈），电源依然会正常工作，此时进入原边反馈模式 psr，参考框图部分 vdd 引脚的中间那个运放，此时会与 comp 脚上的 一阶惯性环节形成稳定的 pwm 控制系统
参考电路图如下：
5. 确定开关频率，选择磁芯确定变压器
这里确定芯片工作频率为 70khz，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。与 uc384x 功能相近，变压器磁芯为 eer28/28l，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/dt dv/dt 都会增加，除 pi 132khz 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 ee25 eer25 eer28 efd25 efd30 等均都可以。
6. 设计变压器进行计算(续2)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 = 6.43us
2）计算变压器初级匝数np = vin(min)*ton/(δb × ae) = 120vdc * 6.43us/(0.2 * 82mm2) = 47 t（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):
12 vdc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 / np= 120 vdc / 47 t = 2.55输出匝数(ns) = (输出电压(vo) + 整流管压降(vd) + 绕组压降(vs)) / 原边匝伏比(k)= (12 vdc + 0.7vdc + 0.5vdc) / 2.55 = 6 t (已取整)
4）计算变压器辅助绕组(aux turning)输出的匝数计算方法与12v主绕组输出一样因为 st viper53dip 副边反馈需低于 14.5 vdc，故选取 12 vdc 作为辅助电压；na = 6 t到这一步，我们基本上就得出了变压器的主要参数原边绕组：47t 原边电感量：0.77mh 漏感 3 辅助： 6 -> 5 输出：7，8，9 -> 10，11，12
对于输出的脚位，我们可以用两个，或者全用上，看各位自己的选择
从原理图及 pcb 图上，1，6，7，8，9 为同名端，自己绕制时，起线需从这几个脚位起，同方向绕制
变压器正式定义：
1 -> 2 : φ0.25 x 1 x 24t
7 -> 10 : φ0.50 x 2 x 6t
8 -> 11 : φ0.50 x 2 x 6t
9 -> 12 : φ0.50 x 2 x 6t
2 -> 3 : φ0.25 x 1 x 23t
6 -> 5 : φ0.25 x 1 x 6t
2,4 并剪脚
l1-3 : 0.77mh 0.25v@1khz 漏感低于 5% 磁材：pc40 或等同材质
高压：
原边vs副边 ：3750vac@1ma 1min 无击穿无飞弧
副边vs磁芯 ：1500vac@1ma 1min 无击穿无飞弧
阻抗：
原边vs副边/绕组vs磁芯 ：500vdc 阻抗>100m
备注：这里采用三文治绕法，目的是为了降低漏感
输出所有脚位全用上，目的是不浪费，同时降低输出绕组的内部阻抗
可以将 pcb 和变压器发出去打样了， 剩下就是确定更多的参数并备料
9. 确定部分参数(续1)
d101～d104： iav = 0.25a 选 1n4007 （1000v@1a） 当然选 600v 的也没有问题
snubber circuit (rcd 吸收) ： r101 - 100k 1w c101 - 103@1kv（高压瓷片电容）
d105 - fr107(选 600v 的超快恢复也可以)
这部分可以计算，也可以直接选用经典的参数，在调试时，再进行继续来检验
d201: mbr10100
耐压：> vo + vin(max)* ns/np = 12v + 375vdc * 6/47 = 60v
d106: fr107 （耐压计算同上，选 fr101亦可，尽快将电源里器件整合，故选 fr107）
r102: 是一个分压电阻，主要用来限制 vdd 的电压；0～100r 范围内选，调试时，根据具体情况调整
r103，c105: 这部分是 st viper53dip 设定开关频率的，70khz 可查datasheet 中的频率设定表，可知 r103 - 10k c105 - 222
8脚 tovl 是一个延时保护的，此处可以直接选 104 具体参数，根据应用时，来调整这个值
1脚 comp 是一个补偿反馈脚，给出一组验证过的参数：r104 - 1k
c104 - 47uf/50v(电解电容) c103 - 104 这是一个一阶惯性环节，在副边反馈状态下，以副边反馈的补偿网络为主，在失反馈此补偿网络才变为主网络
ic102 - 选用 pc817c 就ok了，不需要要求太高的 ctr 值
l201 - 10uh 3a 的工字电感，与 e201 e202 形成一个低通滤波器，能更好地抑制纹波，可计算，在这里我不提倡来计算，可以根据调试中所碰到的问题再来调整
ic201 - tl431 to92 封装，ref - 2.5v
r205 - 1k 这个值的计算> vo - vopdiode(光耦内发光二极管的压降)/imin(光耦发光二极管 最小击穿电流)
保证 r205 的选择能够在正常状态下，有效击穿光耦内部的发光二极管
r204 r202 - 18k 4.7k 根据公式 2.5v/r202 = vo/(r202+r204) 可计算
c202 - 104 这个也可以到时根据实际情况来调整，不需要去用公式进行复杂的计算
cy103 - 这个是y电容 可以选 222@400vac，具体根据安规的耐压来选取,都可以在后续的工作中进行调整
10. 调试过程
到以上部分，基本上一个电源算是设计完成，后面的就是焊板调试过程
调试所需要的简单设备（必需的）：
调压器，示波器，万用表
辅助设备：功率计，lcr电桥，电子负载
焊完板以后，进行静态检查，如果有 lcr 电桥的话，可以先测一下变压器同名端，电感量等参数以后再焊接
静态检查，主要看有没有虚焊，连锡等
10. 调试过程(续1)
静态测试以后，可以用万用表测一下输入，输出是否处于短路状态
剩下就可以进行加电测试了
开关电源的ac输入 接入调压器，或者 ac输入 接入功率计再接至调压器
调压器处于 0vac
示波器 接在 st viper53dip 的 d s 两端 或 初级绕组两端亦可，交流耦合
万用表电压档测输出，并空载
接通调压器电源，开始升压，不需要快速，同时观看示波器
从 0vac 开始升，会看到示波器上波形会有浮动（改成直流耦合会很清楚看到电压在上升）
当调压器的电压 至 40～60vac 区间时，如果示波器波形还没有变化的话，退回 0vac，重新检查电源板
一般空载状态，在 40～60vac 区间时，开关电源会开始工作，st viper53dip 也会进入工作模式，示波器上 vds 波形会开始正常
看输出电压是否达到预设值？ 未达到，退回 0vac 检查采样，反馈及输出回路
如果都 ok 的状态下，再考虑将输入电压升至 220vac
遵循以上步骤调试的话，不会出现爆片或炸机现象
备注：示波器需要隔离，或只允许 l n 输入，未隔离条件下 pe 的线不能接入，否则极易造成短路
激动人心的一刻到了，are you ready? go... ... 人生的第一块电源就要诞生了
startup， 走起 ... ...
带载还是建议一点一点地加，也监控着示波器，这里就省去一步一步加载过程，直接上手了
纯粹无聊，杂耍的，对自己要有信心噢！
最后总结：
其实开关电源入门很简单，最好的入门是选用单片的，毕竟省去了 启动电阻，电流检测电阻，mos及驱动，保护电路等各种不确定因素的问题。
等真正入门了，积累一定的经验，再采用分立的结构进行设计就简单多了，凡事先易后难才有进步
备注：等有时间再上技术提升篇吧！！一滴水可以折射整个世界，当你熟悉一个小电源系统时，整个大功率系统就尽在掌握了
对于语音助手分类的三个层次你了解多少
强大的Spring Boot 3.0要来了
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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。
注：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。
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pwm ic 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：pwm ic 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 pwm ic 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。
3. 确定所选择的芯片以后，开始做原理图(sch)。
在这里我选用 st viper53dip(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 ob ld 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。
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 pcb layout。
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了。
先附上相应的原理图
不需要启动电阻的，因为这颗片子里已经集成了一个 高压启动电流源 如下图：
当然针对 uc384x 等需要启动电阻的芯片来说，计算启动电阻阻值的话，可以这样
rstart = (vin(min) - vdd ) / istart
rstart: 启动电阻
vin(min): 输入最低直流电压
vdd: 芯片的供电电压
istart: 芯片的启动电流
一个很有深度的问题，同时也是 viper53 异于其它 single chip power 的优点
r205 断开或相当于光耦拆掉（相当于副边失反馈），电源依然会正常工作，此时进入原边反馈模式 psr，参考框图部分 vdd 引脚的中间那个运放，此时会与 comp 脚上的 一阶惯性环节形成稳定的 pwm 控制系统
参考电路图如下：
5. 确定开关频率，选择磁芯确定变压器
这里确定芯片工作频率为 70khz，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。与 uc384x 功能相近，变压器磁芯为 eer28/28l，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/dt dv/dt 都会增加，除 pi 132khz 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 ee25 eer25 eer28 efd25 efd30 等均都可以。
6. 设计变压器进行计算(续2)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 = 6.43us
2）计算变压器初级匝数np = vin(min)*ton/(δb × ae) = 120vdc * 6.43us/(0.2 * 82mm2) = 47 t（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):
12 vdc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 / np= 120 vdc / 47 t = 2.55输出匝数(ns) = (输出电压(vo) + 整流管压降(vd) + 绕组压降(vs)) / 原边匝伏比(k)= (12 vdc + 0.7vdc + 0.5vdc) / 2.55 = 6 t (已取整)
4）计算变压器辅助绕组(aux turning)输出的匝数计算方法与12v主绕组输出一样因为 st viper53dip 副边反馈需低于 14.5 vdc，故选取 12 vdc 作为辅助电压；na = 6 t到这一步，我们基本上就得出了变压器的主要参数原边绕组：47t 原边电感量：0.77mh 漏感 3 辅助： 6 -> 5 输出：7，8，9 -> 10，11，12
对于输出的脚位，我们可以用两个，或者全用上，看各位自己的选择
从原理图及 pcb 图上，1，6，7，8，9 为同名端，自己绕制时，起线需从这几个脚位起，同方向绕制
变压器正式定义：
1 -> 2 : φ0.25 x 1 x 24t
7 -> 10 : φ0.50 x 2 x 6t
8 -> 11 : φ0.50 x 2 x 6t
9 -> 12 : φ0.50 x 2 x 6t
2 -> 3 : φ0.25 x 1 x 23t
6 -> 5 : φ0.25 x 1 x 6t
2,4 并剪脚
l1-3 : 0.77mh 0.25v@1khz 漏感低于 5% 磁材：pc40 或等同材质
高压：
原边vs副边 ：3750vac@1ma 1min 无击穿无飞弧
副边vs磁芯 ：1500vac@1ma 1min 无击穿无飞弧
阻抗：
原边vs副边/绕组vs磁芯 ：500vdc 阻抗>100m
备注：这里采用三文治绕法，目的是为了降低漏感
输出所有脚位全用上，目的是不浪费，同时降低输出绕组的内部阻抗
可以将 pcb 和变压器发出去打样了， 剩下就是确定更多的参数并备料
9. 确定部分参数(续1)
d101～d104： iav = 0.25a 选 1n4007 （1000v@1a） 当然选 600v 的也没有问题
snubber circuit (rcd 吸收) ： r101 - 100k 1w c101 - 103@1kv（高压瓷片电容）
d105 - fr107(选 600v 的超快恢复也可以)
这部分可以计算，也可以直接选用经典的参数，在调试时，再进行继续来检验
d201: mbr10100
耐压：> vo + vin(max)* ns/np = 12v + 375vdc * 6/47 = 60v
d106: fr107 （耐压计算同上，选 fr101亦可，尽快将电源里器件整合，故选 fr107）
r102: 是一个分压电阻，主要用来限制 vdd 的电压；0～100r 范围内选，调试时，根据具体情况调整
r103，c105: 这部分是 st viper53dip 设定开关频率的，70khz 可查datasheet 中的频率设定表，可知 r103 - 10k c105 - 222
8脚 tovl 是一个延时保护的，此处可以直接选 104 具体参数，根据应用时，来调整这个值
1脚 comp 是一个补偿反馈脚，给出一组验证过的参数：r104 - 1k
c104 - 47uf/50v(电解电容) c103 - 104 这是一个一阶惯性环节，在副边反馈状态下，以副边反馈的补偿网络为主，在失反馈此补偿网络才变为主网络
ic102 - 选用 pc817c 就ok了，不需要要求太高的 ctr 值
l201 - 10uh 3a 的工字电感，与 e201 e202 形成一个低通滤波器，能更好地抑制纹波，可计算，在这里我不提倡来计算，可以根据调试中所碰到的问题再来调整
ic201 - tl431 to92 封装，ref - 2.5v
r205 - 1k 这个值的计算> vo - vopdiode(光耦内发光二极管的压降)/imin(光耦发光二极管 最小击穿电流)
保证 r205 的选择能够在正常状态下，有效击穿光耦内部的发光二极管
r204 r202 - 18k 4.7k 根据公式 2.5v/r202 = vo/(r202+r204) 可计算
c202 - 104 这个也可以到时根据实际情况来调整，不需要去用公式进行复杂的计算
cy103 - 这个是y电容 可以选 222@400vac，具体根据安规的耐压来选取,都可以在后续的工作中进行调整
10. 调试过程
到以上部分，基本上一个电源算是设计完成，后面的就是焊板调试过程
调试所需要的简单设备（必需的）：
调压器，示波器，万用表
辅助设备：功率计，lcr电桥，电子负载
焊完板以后，进行静态检查，如果有 lcr 电桥的话，可以先测一下变压器同名端，电感量等参数以后再焊接
静态检查，主要看有没有虚焊，连锡等
10. 调试过程(续1)
静态测试以后，可以用万用表测一下输入，输出是否处于短路状态
剩下就可以进行加电测试了
开关电源的ac输入 接入调压器，或者 ac输入 接入功率计再接至调压器
调压器处于 0vac
示波器 接在 st viper53dip 的 d s 两端 或 初级绕组两端亦可，交流耦合
万用表电压档测输出，并空载
接通调压器电源，开始升压，不需要快速，同时观看示波器
从 0vac 开始升，会看到示波器上波形会有浮动（改成直流耦合会很清楚看到电压在上升）
当调压器的电压 至 40～60vac 区间时，如果示波器波形还没有变化的话，退回 0vac，重新检查电源板
一般空载状态，在 40～60vac 区间时，开关电源会开始工作，st viper53dip 也会进入工作模式，示波器上 vds 波形会开始正常
看输出电压是否达到预设值？ 未达到，退回 0vac 检查采样，反馈及输出回路
如果都 ok 的状态下，再考虑将输入电压升至 220vac
遵循以上步骤调试的话，不会出现爆片或炸机现象
备注：示波器需要隔离，或只允许 l n 输入，未隔离条件下 pe 的线不能接入，否则极易造成短路
激动人心的一刻到了，are you ready? go... ... 人生的第一块电源就要诞生了
startup， 走起 ... ...
带载还是建议一点一点地加，也监控着示波器，这里就省去一步一步加载过程，直接上手了
纯粹无聊，杂耍的，对自己要有信心噢！
最后总结：
其实开关电源入门很简单，最好的入门是选用单片的，毕竟省去了 启动电阻，电流检测电阻，mos及驱动，保护电路等各种不确定因素的问题。
等真正入门了，积累一定的经验，再采用分立的结构进行设计就简单多了，凡事先易后难才有进步
备注：等有时间再上技术提升篇吧！！一滴水可以折射整个世界，当你熟悉一个小电源系统时，整个大功率系统就尽在掌握了
对于语音助手分类的三个层次你了解多少
强大的Spring Boot 3.0要来了
开关降压电路、开关升压电路、线性降压电路原理详解
人形机器人崛起：灵巧手与空心杯电机市场的双重机遇
使用Python编程语言和ADALM2000创建虚拟示波器
资深工程师分享的开关电源设计经验
华为荣耀Magic评测，超级石墨电池快充秒杀所有手机
FPGA视频教程：简单的Testbench设计
遂宁移动率先落地实施全省首个5G急救车等项目完成5G基站覆盖
谁将入主格力电器?华为可能也有意竞逐
双创周：世强元件电商为智能硬件企业提供创新服务，备受瞩目
如何实现软件定义CPE？
PCB的外型加工介绍
5GHz差分放大器驱动千兆采样ADC，静态电流仅60mA
一个电池供电切换电路的详细资料说明
Android Police中的团队分享了Moto X Play上Verizon品牌的外观
EXFO FPM-600光功率计的功能特点及应用范围
CCIX协议层消息字段的含义
新加坡南洋理工大学最新发明了一种嗅觉AI系统
普源MSO8000数字示波器的特点是什么