ACDC电源模块电路设计的步骤

BOSHIDA模块电源 ACDC电源模块电路设计的步骤

下面简单介绍下AC-DC电源模块电路设计的步骤。

1、首先是决定模块电源设计规格，接着一边选择能满足该规格的IC和部件，一边进行设计。除了电路图外，还必须设计基板的线路。之后是进行试作和评估、量产的流程。第二个步骤为选择电源IC，但在设计基板电源时，几乎都会设计成使用电源IC的电路，因此次一个步骤才会是选择电源IC。

负责设计的工程师其工作范围会因为公司和各种因素而不同，例如原本认为不算设计工作范围，但可能会和出货检查的方法、调查不良品等有关。这些都必须反馈至设计上，且在市场推出产品时，也须完成类似上述的相关制程。

2、初期设计中最重要的就是明确要求规格。这原本就是一开始最重要的步骤，如果未决定整个电路基板的规格，无可避免地没有办法决定AC-DC电源模块规格，但却常听到愈接近设计期间，才手忙脚乱的开始设计。正因为一开始未做出决定，将无法继续进行下去，必须利用暂时规格，根据推算出必要电压的负载电流，开始着手设计。

在开始时必须决定的主要内容如下所述：

(1)输入电压范围、输出电压及精度;

(2)负载电流、有无瞬态;

(3)待机时功耗、效率;

(4)温度范围、冷却方式;

(5)尺寸大小、高度;

(6)保护功能，例如过压、过热、短路、过载等;

(7)应该环境，例如工业、车载、航天、军工等;

(8)成本

如果要出口到国外的产品，必须具备支持该国电压、全球电压的通用输入规格。有的国家电压不稳定，要讨论该国容许误差的范围为多少等许多注意事项。元件选择也会出现相当大的波动，这代表在开始时，必须尽可能多地收集相关信息。严格说来，即使规格不清不楚，但仍必须硬着头皮着手设计。目的为期限内设计出正确的AC-DC电源模块，设计上必须保持机动。

3、决定规格后，接下来就是选出能满足该规格的电源IC。根据要求事项，决定适合的AC-DC方式为变压器方式或开关方式，降压或升压，线性或反馈，反激式或正激式，绝缘或非绝缘等，并且选择电源IC。也就是说选择电源IC决定了电源方式，基本上电源IC必须采用特殊方式，利用决定的方式选择电源IC。在设计使用电源IC时，会因为使用的电源IC来决定电路和元件。

电源IC规格不一，具备的功能也不尽相同。在选择电源IC时，关键要点为找出具备电源上必要功能的IC。如果在装上电源IC后，为了增加功能还得增加更多外置元件和安装面积，且设计和评估的时间也势必增加。如果能够顺利使用电源IC，将有助于提升设计的效率。选择时，会有大是包含小在内的提问，其实关键要点在于广泛准备高耐压和支持大功率的规格。答案是可兼顾，但考虑效率、外置元件调整至优化，因此并不推荐。

最后是各家制作的开关电源用IC等元件，彼此之间无法兼容。虽然构造非常相似，引脚配置位置却不同。基本上无法和更换线性稳压器78种系列产品一样随意更换，在设计过程中，规划好基板线路后才变更元件，代表着重新设计，因此在选择元件时，必须充分加以讨论。

4、决定电源IC后，参考该电源IC的技术规格的说明或应用范例，继续进行设计。此时虽然会决定外置的电容器或电阻等的常量，但开关式AC-DC电源模块上，设计变压器是非常重要的一环。

设计外围元件选定：

(1)主要变压元件，有变压器、电桥、二极管、电容器等;

(2)必须使用的电源IC元件;

(3)各种常量的计算及优化;

(4)变压器的设计，如尺寸、L值、匝数、设计构造(线径、层)

变压器设计依照以下的步骤进行。开始先讨论变压器的尺寸，根据模块电源方式、开关频率、输出功率等，决定变压器的尺寸。为了避免磁饱和，决定主要线圈(一次侧线圈)的L值、各线圈的匝数。完成后再进入设计构造。设计构造时，层构造必须考虑结合度，并确保沿面距离符合安全规范，以及确认是否缠绕成骨架有效绕线槽后，再决定线材的线径。

5、完成图纸和元件列表、建立基板布局后，即进入试作、评估性能的阶段。试作阶段从确认基本工作开始，不过经常不知道什么工作才是正确的。此时可以利用电源IC厂家准备的评估板，或许细部规格会和自己设计规格不同，但仍可作为比较、探讨的样本。

电源模块评估项目有测量效率等诸多项目，如果有适用于AC功率计(电力计)将更便利。当然，可以利用电压表、电流表、钳形电流表等进行测量，但仍推荐使用功率计显示效率。务必使用示波器观察各点的波形，如果未仔细观察波形，是无法发现异常的波形、噪声和峰波等。评估时，须仔细确认输出电压、负载电流、温度的余量很重要。如果设计上对于温度的余量不足，容易在量产时偏离要求的规格，或因为该批产品影响到不良率。构成电路的元件特性都不一样，因此必须要了解元件特性，并设计出能达到规格目标的产品。

6、调试和优化的工作结束后，开始判断是否可以进入量产。有时可能无法完全满足要求规格，会为了满足无论如何都不会退让的规格要求，必须重新设计，或是稍微妥协，讨论如何取得权衡，尽量让全部AC-DC电源模块接近目标值。最后量产评估没有问题，开始投入生产，出货检查即可销售。

审核编辑：汤梓红