本係列文章以反激電源設計為切入點
，深究這種電源的設計手法並對其中的原理進行細致的講解，對良好的設計習慣進行培養。

 

為了達到較為明顯的演示效果

，本篇文章當中使用的參數規格都是比較誇張的。輸入要求：AC90~275V，輸出5V~40A。 一個200W的反激式電源
，（這麼大的電源不一定能夠通過EMC，因為漏感和反激式的工作模式問題使大功率反激式EMC比較難過）。 因為這個電源電壓不高，電流大，次級整流的損耗大，估計按照此方法設計出來效率90%，一般輸出電壓越高的效率越好。

 

 

1.SMPS Cal： 這zhe是shi一yi款kuan電dian源yuan計ji算suan工gong具ju，用yong來lai做zuo綜zong合he評ping估gu，比bi如ru選xuan擇ze什shen麼me拓tuo補bu結jie構gou，需xu要yao用yong多duo大da磁ci芯xin
，電dian容rong容rong量liang
，電dian流liu有you效xiao值zhi，峰feng值zhi這zhe些xie。先xian讓rang自zi己ji心xin裏li有you個ge大da概gai。

 

2.saber 2007 這個是一款仿真軟件，設計電源的時候用這個來仿真原理性問題，仿真的最多的是開環性仿真。

 

3.PExprt：這是一款ansys裏麵的變壓器設計軟件，比較好用，和實際的吻合度高。

 

本篇文章主要對電解電容進行講解，並且使用saber來進行適當的輔助講解。後期的難點將會是變壓器部分。

 

芯片選用BO5269D，這款芯片頻率是65K，我們先用工具來看下需要多大磁芯，因為沒有特殊要求

，用EE磁芯來設計這款電源。

 

計算出來是30000立方毫米

，這個是參考設計，不是真正的定型，所以我們初選黃色標中的3款磁芯
，自己心裏麵現在對磁芯有個大概的了解了。

然(ran)後(hou)我(wo)們(men)打(da)開(kai)反(fan)激(ji)式(shi)算(suan)法(fa)麵(mian)，輸(shu)入(ru)相(xiang)關(guan)參(can)數(shu)，再(zai)來(lai)看(kan)看(kan)電(dian)路(lu)部(bu)分(fen)，變(bian)壓(ya)器(qi)部(bu)分(fen)是(shi)個(ge)大(da)概(gai)什(shen)麼(me)情(qing)況(kuang)，讓(rang)自(zi)己(ji)心(xin)裏(li)麵(mian)對(dui)這(zhe)款(kuan)即(ji)將(jiang)設(she)計(ji)的(de)電(dian)源(yuan)有(you)個(ge)了(le)解(jie)。但(dan)是(shi)不(bu)是(shi)按(an)照(zhao)這(zhe)個(ge)參(can)數(shu)來(lai)設(she)計(ji)，不(bu)然(ran)這(zhe)個(ge)產(chan)品(pin)設(she)計(ji)出(chu)來(lai)都(dou)不(bu)知(zhi)道(dao)怎(zen)麼(me)死(si)的(de)。到(dao)這(zhe)裏(li)
，都(dou)是(shi)沒(mei)什(shen)麼(me)技(ji)術(shu)含(han)量(liang)的(de)事(shi)情(qing)，但(dan)是(shi)卻(que)是(shi)整(zheng)個(ge)設(she)計(ji)的(de)基(ji)礎(chu)和(he)宏(hong)觀(guan)架(jia)構(gou)。

初(chu)級(ji)的(de)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)是(shi)儲(chu)能(neng)電(dian)容(rong)，用(yong)於(yu)在(zai)電(dian)源(yuan)工(gong)作(zuo)時(shi)提(ti)供(gong)能(neng)量(liang)
，因(yin)此(ci)在(zai)市(shi)電(dian)正(zheng)弦(xian)波(bo)上(shang)升(sheng)的(de)時(shi)候(hou)給(gei)電(dian)容(rong)充(chong)電(dian)，下(xia)降(jiang)沿(yan)的(de)時(shi)候(hou)靠(kao)電(dian)容(rong)給(gei)變(bian)壓(ya)器(qi)提(ti)供(gong)能(neng)量(liang)。這(zhe)時(shi)候(hou)就(jiu)涉(she)及(ji)到(dao)一(yi)個(ge)電(dian)容(rong)的(de)波(bo)穀(gu)電(dian)壓(ya)。電(dian)源(yuan)就(jiu)是(shi)通(tong)過(guo)這(zhe)個(ge)波(bo)穀(gu)電(dian)壓(ya)來(lai)選(xuan)擇(ze)電(dian)容(rong)容(rong)量(liang)的(de)。

圖1

通過波穀電壓來算電容容量算是設計上的一種習慣，一般波穀電壓取100V電壓溫升不會超過40度（溫升是電容溫度-室溫）。但是也有選擇70V甚至60V的
，電容溫度一般都跑到了90度以上（此處不是指溫升）。波(bo)穀(gu)電(dian)壓(ya)也(ye)是(shi)計(ji)算(suan)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)最(zui)小(xiao)電(dian)壓(ya)。基(ji)本(ben)上(shang)同(tong)一(yi)個(ge)電(dian)路(lu)電(dian)容(rong)波(bo)穀(gu)電(dian)壓(ya)月(yue)底(di)，電(dian)容(rong)溫(wen)升(sheng)越(yue)高(gao)。電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)的(de)壽(shou)命(ming)現(xian)在(zai)基(ji)本(ben)上(shang)都(dou)按(an)照(zhao)比(bi)標(biao)準(zhun)溫(wen)度(du)降(jiang)低(di)10度，電容壽命增加一倍來估計電解電容壽命。實際工作中用這個方法是可行的。電容的計軟結果：

 

現在用saber來仿真電容的ESR參數特性，目前隻仿出來了電容的ESR濾波特性，先看理想電容的頻率特性：

圖2

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加入電容寄生電感後特性（包含PCB線路所產生的電感，設計時需要考慮），電容濾波就是靠這個特性的。後麵會在仿真下數字電路和電源電路ESR的影響。

圖4

圖5

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電解電容的ESR數電和模電中的特性不多說
，直接來說ESR在電源中展現出來的特性。在電源中ESR絕對不是正切值計算出來那麼簡單的，展現出來的特性是比較複雜的。還是用saber來把ESR的特性仿真出來。下麵的圖中給出理想電容仿真結果，以便對比。理想電容的波形是很漂亮的。

圖6

圖7

圖8

圖9

圖10

圖11

 

圖10是整流二極管的電流特性，圖11是ESR的仿真原理圖，最後總結下ESR特性。

圖12

 

另外，現在有些電源要測試連接電源時的衝擊電流，660uf電容的衝擊電流見圖12
，達到了90A，實際做方案的時候需要考慮做開機啟動。

 

通過上麵的仿真，總結出來電解電容在電源中特性：

 

二極管給電容充電時的損耗（主要是寄生電阻損耗）：從圖12看出

，市電在超過電解電容穀底電壓時充電，充電電流集中在這一段區域，電流很大
，頻率低而且是正弦波，寄生電感可以忽略；

 

mos開啟寄生電阻損耗：這個損耗就是在對變壓器儲能的時候，寄生電阻對電流損耗；

 

mos開啟寄生電感儲能損耗：這個損耗就是在對變壓器儲能的時候，整個回路的電感都會儲能；

 

mos關斷寄生電感能量釋放：這個能量釋放會產生噪音
，影響EMC

，所以很多電源電解電容旁邊並聯個麥拉電容吸收這個能量；

 

suoyidianjiedianrongzaidianyuanzhongjiaolvbodianrongshizhenduishidianeryande，duibianhuanqilaijiang，dianrongquebianchengleyigesunhaoqijianbinghuichanshengxiebo。guanyuzhengliuerjiguandesunhao，zhelishunbianshuoyixia
，0.7V是指PN結的門檻電壓，不是指二極管導通的時候總電壓，兩邊的矽半導體依然有其電阻率
，所以二極管的電壓是0.7V+I^2R（R為引腳電阻和矽半導體電阻）。因此選用電流更大的二極管其寄生電阻更小（因為矽半導體寬度變寬）。

 

至於saber的仿真
，其實是在仿真例子電源。5V40A做到90%效(xiao)率(lv)難(nan)度(du)是(shi)高(gao)的(de)
，所(suo)以(yi)必(bi)須(xu)的(de)掌(zhang)控(kong)好(hao)電(dian)源(yuan)的(de)每(mei)一(yi)個(ge)細(xi)節(jie)才(cai)能(neng)做(zuo)到(dao)。隻(zhi)要(yao)把(ba)器(qi)件(jian)的(de)寄(ji)生(sheng)參(can)數(shu)設(she)計(ji)的(de)合(he)理(li)
，整(zheng)個(ge)電(dian)源(yuan)的(de)效(xiao)率(lv)在(zai)仿(fang)真(zhen)階(jie)段(duan)就(jiu)可(ke)以(yi)檢(jian)討(tao)了(le)。

 

在zai對dui高gao效xiao率lv設she計ji不bu斷duan地di追zhui求qiu過guo程cheng中zhong，其qi實shi更geng多duo的de是shi在zai尋xun找zhao一yi種zhong全quan新xin的de設she計ji手shou法fa，重zhong視shi從cong實shi際ji產chan品pin入ru手shou，憑ping借jie經jing驗yan逐zhu步bu進jin行xing調tiao試shi來lai完wan成cheng設she計ji。這zhe樣yang的de設she計ji方fang式shi比bi死si磕ke書shu本ben和he用yong公gong式shi推tui算suan來lai的de有you效xiao率lv
，並bing且qie隨sui著zhe技ji術shu的de發fa展zhan，在zai未wei來lai將jiang有you更geng多duo的de工gong具ju誕dan生sheng來lai輔fu助zhu我wo們men進jin行xing設she計ji和he定ding位wei。