【原创】精确计算开关电源-最优化开关电源设计大揭秘

AC-DC部分：首先要确定母线电解电容的容值。

这个怎么选？有些人会根据经验选择输出功率的3倍作为容值，比如输出30W，就选100uF的电容（30*3=90uF）。这样选择，误差较大，而且仅适合全输入电压范围的电源，如果不是全输入电压范围，就无参考意义。

这里根据等效原理图来计算如何选择，如下图：

1、整流桥导通区：当输入电流大于0A时，即ii>0A时，输入电压源通过D1、D2（负半周为D3、D4）给电容C充电，同时给恒功率负载供电，所以ug=|ui|=2^0.5*Ui*sin(2*3.14*f*t)；

2、整流桥截至区：当输入电压的绝对值小于母线电压时，即|ui|

首先计算主电路参数：

根据电源指标：

1、输入电压：Ui=90-264V

2、输入频率：fi=50Hz

3、输出电压：Uo=24V, 8V

4、输出电流：Io=3.5A, 1.2A

计算：

1、输出电阻：Ro=Uo/Io

2、输出功率：Po=Uo*Io

假定效率η=85%，计算：

3、输入功率：Pi=Po/η

采用mathcad软件可自动计算，将繁琐的计算任务交给电脑处理，则以上计算如下图所示：

你是喜欢花较多时间坐在电脑前设计开关电源参数，然后仅仅花少量时间坐在实验桌前调试开关电源？

还是喜欢反之？

相信更多人喜欢前者，我也是如此。

其实90%的电源设计都可以在电脑前完成，而在实验桌前需要完成的只是仅占10%的电源设计。

接下来将以一款反激电源为例，揭示如果精确计算开关电源的每一个器件参数，以及如何最优化设计开关电源。

将要设计的电源指标为：

输入：交流90-264V，50Hz

输出：24V3.5A，8V1.2A

以下分别计算主电路、控制电路、环路、EMI，以确定所有器件参数。

顶起，期待后续佳作。

顶，讲完了吗？

新月GG有没有mathcad软件安装程序？

网上应该下的到吧，用百度搜下先。

才刚起个头，没到一半。

明天继续，今天51假期休息下。望理解。

主电路分2部分：

1、AC-DC整流部分，即输入交流电压Ui-母线电压Ug部分；

2、DC-DC部分，即母线电压Ug-输出电压Uo部分。

先顶一下，期待后续更精彩

具体计算过程如下：

1、假定C的容值；

2、计算由导通区转为截至区的时刻t0（即输入电流=0A的时刻）与此时刻的ug（ug0），根据方程：ii=ic+ig=C*dug/dt+Pi/ug=0A；

3、计算截至区的时间△t=t1-t0与t1时刻的ug（ug1），根据方程：

0.5*C*(ug1^2-ug0^2)=Pi*△t；其中ug1=2^0.5*Ui*sin(2*3.14*f*t1)；

4、根据母线波谷电压ug1与纹波电压△ug=2^0.5*Ui-ug1，判断所选C是否合适。

示意波形图如下，示意波形图取自saber软件：

以上计算的mathcad计算过程如下图所示：

母线波谷电压ug1过小，会导致占空比变化过大，使电源无法正常工作。

母线纹波电压△ug过大，会导致输出电压纹波过大。

而反之，则需要使用更大容量的电解电容，导致电源成本上升。

综上，需要折衷考虑。

如果将容值Cp改变，mathcad会自动计算，所得结果△ug可能就过大而不合适，或过小而造成浪费。

比如改小CP=100uF如下图，可以看到ug1=49V太小而不合适。

将导通区与截至区的电压波形统一，即得到mathcad如下图形。

并且计算了一个工频周期里的平均值，作为后续计算损耗的计算值。

并根据母线电压波形，计算输入电流ii=ic+ig=C*dug/dt+Pi/ug；

作为后续输入保险等的选择依据。