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开发大功率开关电源产品的专业理论知识
时间:2015-03-10 09:58
来源:杰创立
作者:杰创立
点击:次
1、开发一个大功率开关电源产品所需要的专业理论知识
输入电压范围： 85V~264V AC ；
输出#1： 5V/50A
输出#2： 3.3V/40A，满足：
输出#3： 12V/12A
输出#4： -12V/4A，满足：
输出电压纹波：
模块满载效率：
输入功率因数：0.99typ
电压调整率：
负载调整率：输出#1，其它输出
模块几何尺寸：
模块环境温度：
温度系数：
输出保持时间：
2、设计必须实现的功能
全范围内的正常开关机 ；
全范围内的输出稳压且满足各项电性能指标；
实现规格书要求的自动保护 ；
输出#1~输出#3的输出并联均流；
输出#1和输出#2的远端补偿；
实现规格书的安全要求；
实现规格书的EMI要求；
实现规格书的热插拔要求；
实现规格书的MTBF要求；
实现规格书的成本要求；
实现规格书的通断逻辑功能要求。
3、 一个大功率开关电源产品需要的电路为：
功率电路：
输入保险丝；
EMI滤波器；
浪涌限制器（通常为热敏电阻和电子开关并联）；
整流电路；
PFC主电路（多为Boost电路）；
DC-DC主电路（可有很多种选择）；
辅助电源主电路（多用Flyback电路）；
输出隔离器件（Oring Diode或Oring MOSFET）；
控制电路：
PFC控制电路；
用来产生输入正弦电流和输出近似稳压的控制电路（有多种控制实现）；
DC-DC控制电路；
用来稳定各路输出电压；
用来保护各路输出过载和短路；
用来实现主要几路的输出均流和远端补偿；
用来限制总输出功率要求和两路输出电流之和要求；
用来实现热插拔功能所需的控制—遥控开关机控制；
用来实现输出Oring MOSFET的控制*；
用来保护主要几路输出的过压；
用来实现电源的过温保护；
用来分别指示工作ok和故障；
用来产生两路低压大电流输出的同步整流控制*；
用来弥补线路电压降的远端补偿技术；
用来实现非主路输出稳压的后调稳压控制；
辅助电源控制电路；
输入欠压掉电检测电路；
输入欠压时，产生保护信号关闭PFC；输入掉电时，产生掉电告警信号；
输入浪涌控制电路；
产生控制信号去控制浪涌控制器中的电子开关闭合，等等。
4、开发一个大功率开关电源产品所需要的专业理论知识
有源PFC的拓扑，分析，控制与设计。
开关电源的功率级参数设计
DC-DC功率变换器的拓扑与稳态分析
开关电源的控制与动态分析。
开关电源的小信号分析与设计。
开关电源的大信号分析与设计。
开关电源的EMI分析与设计。
开关电源的热分析与设计。
开关电源的容差分析与设计。
开关电源的各种保护技术。
开关电源的同步整流技术。
开关电源的模块均流控制技术。
5、开发一个开关电源产品所需要进行的各种优化
功率级参数的优化：
在选定功率级拓扑后，可利用前面的知识和稳态工作点选择，对功率级参数进行优化，使得：
开关功率器件的损耗最小；
功率变压器和滤波电感、滤波电容等的体积最小；
电源整机的功率密度最高；
功率级的Layout最合理，等等。
在这些优化中，最重要的是功率变压器的优化，其变比，其绕法都会直接影响其它功率元器件的选择和整个功率级的效率及功率密度。合理地选择功率开关器件和它们的驱动电路及吸收电路，对功率级的性能也很重要。
环路参数的优化：
在选定功率级拓扑和控制策略后，可利用前面的知识并在功率级参数优化的基础上，对环路参数进行优化，使得：
尽量减小闭环电压音频隔离度从而减小PFC滤波电容；
尽量减小闭环输出阻抗从而减小DC输出滤波电容；
尽量提高电源的闭环响应速度从而减小DC输出滤波电容；
在环路优化中，最重要的是补偿器参数，调制器参数（如外部斜波补偿含量）和光耦电路参数的优化，其中电源整机的PCB Layout对环路的影响非常大，只有在好的PCB Layout下面，通过环路各部分参数的优化，才能使电源环增益的带宽尽可能大，从而实现更好的动态性能和更高的功率密度。
辅助电源参数的优化：
在采用绕组供电的开关电源产品中，必须对辅助电源的质量进行优化，使得：
辅助电源对开关电源稳态性能的影响最小；
辅助电源对开关电源动态性能的影响最小；
辅助电源不会影响开关电源整机的可靠性；
采用变压器绕组或电感绕组的辅助电源，其输出电压的质量一般不太好，通过对辅助电源的优化，要保证自供电后的电源整机性能变化最小，可靠性没有问题。
其他优化：
电源内各种保护电路的优化；
EMI滤波器电路的优化；
电源内部热环境的优化；
电源其它功能电路（如均流、同步、热插拔、远端补偿等等）的优化；
PCB Layout的优化，等等。
