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开关电源的数学设计.

开关电源的数学设计.
在国内,不管你承认也罢,不承认也罢,部分或者说大部分电源设计人员是在靠经验或者说靠模仿来设计电源,这就是我们设计的电源可靠性不高的最本质的原因,这样设计的电源当出现问题时,设计者就无从下手查找原因,因为他压根就不知道有些元件为什么取那个值.而国外大公司的电源几乎每一个元件的值都是靠严格的数学设计得出的,在设计时就考虑到了各个参数的极限值,即使有的值无法定量来计算,也会讲出定性的根据.
  我发此帖的目的是希望大家讨论如何在设计电源时用严谨的数学,而不是经验来设计各个元件值.
全部回复(117)
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2003-08-26 12:07
深有同感
深有同感,盼望电源同仁能就不吝赐教
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呆头鹅
LV.7
3
2003-08-26 12:35
防制可以快速入门,提高却要靠仔细研究
数学设计,我也不会,还请你先起个头
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gwwater
LV.6
4
2003-08-26 12:36
于我星有戚戚焉
老大以前在那个公司混???
我以前在ASTEC
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2003-08-26 12:44
很难哦
关键是数学功底不好,感觉即便是大学里的电力电子方面的老师很多数学功底也不好,特别是非线性数学,真正懂的人都不多,更不要说学生了,看见微分方程都要挠头的.
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cmg
LV.9
6
2003-08-26 12:48
@sometimes
很难哦关键是数学功底不好,感觉即便是大学里的电力电子方面的老师很多数学功底也不好,特别是非线性数学,真正懂的人都不多,更不要说学生了,看见微分方程都要挠头的.
不用很高深的数学,有大学的知识就可以了
又不是让你去搞研究,去搞什么模型.只是能把数学和电源很紧密的联系起来就没问题了.
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cmg
LV.9
7
2003-08-26 12:49
@gwwater
于我星有戚戚焉老大以前在那个公司混???我以前在ASTEC
好象没有亲戚啊.
你现在在哪里混?
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lll
LV.5
8
2003-08-26 12:51
数学设计要看什莫书,从哪方面入手?
提供几本,好好看看,提高提高.
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gwwater
LV.6
9
2003-08-26 12:52
@呆头鹅
防制可以快速入门,提高却要靠仔细研究数学设计,我也不会,还请你先起个头
要进行数学上的估计,先要搞清楚基本的工作原理.
1,可以不看任何资料计算forward,flyback等的输入输出电压与占空比的关系吗?
2.知道什么时候是最差情况吗,为什么那个时候是最差情况?
3.是否对所有的元件的性能了解, 知道在规格书上的所有参数和图表的含义吗?
4.在实际电路中,了解所有的波型的典型样子吗,如果和典型波型不一样,考虑过为什么吗?
5.假如更改一个元件,你知道他会影响那些方面吗?
如果都能清楚知道,就可以开始计算在设计元件选择的数值了.
我的经历是
除了EMI 和反馈环以外的所有东西我都曾经计算过.并且与实际波型进行比较过. EMI and controll loop两个东西由于计算和实践相差悬殊,我以前算过,不过后来不计算了.
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cmg
LV.9
10
2003-08-26 12:56
看到有人感兴趣,我就起个头吧.
看到很多人,包括此BBS上的一些人说他的电源输出精度可达千分之几我就想吐,可能吗?也许单做一台可以达到,但批量生产肯定是不行的.
  我们就说这个输出指标,假设5V输出,用1%的431做基准,两个分压电阻各10K,1%精度,哪输出的电压的变动范围到底是多少呢?4.?-5-5.?,谁来用公式把这两个问号算出来?
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呆头鹅
LV.7
11
2003-08-26 12:59
@gwwater
要进行数学上的估计,先要搞清楚基本的工作原理.1,可以不看任何资料计算forward,flyback等的输入输出电压与占空比的关系吗?2.知道什么时候是最差情况吗,为什么那个时候是最差情况?3.是否对所有的元件的性能了解,知道在规格书上的所有参数和图表的含义吗?4.在实际电路中,了解所有的波型的典型样子吗,如果和典型波型不一样,考虑过为什么吗?5.假如更改一个元件,你知道他会影响那些方面吗?如果都能清楚知道,就可以开始计算在设计元件选择的数值了.我的经历是除了EMI和反馈环以外的所有东西我都曾经计算过.并且与实际波型进行比较过.EMIandcontrollloop两个东西由于计算和实践相差悬殊,我以前算过,不过后来不计算了.
和你一样,但最重要的就是反馈啦
讲讲你这么调整反馈好吗?
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呆头鹅
LV.7
12
2003-08-26 13:07
@cmg
看到有人感兴趣,我就起个头吧.看到很多人,包括此BBS上的一些人说他的电源输出精度可达千分之几我就想吐,可能吗?也许单做一台可以达到,但批量生产肯定是不行的.  我们就说这个输出指标,假设5V输出,用1%的431做基准,两个分压电阻各10K,1%精度,哪输出的电压的变动范围到底是多少呢?4.?-5-5.?,谁来用公式把这两个问号算出来?
4.85~5.15?
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cmg
LV.9
13
2003-08-26 13:28
@呆头鹅
4.85~5.15?1
你确信你算的对吗?
我们讲的数学计算,并且是要让大家都明白,写出你的公式来!!
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gwwater
LV.6
14
2003-08-26 13:55
@cmg
你确信你算的对吗?我们讲的数学计算,并且是要让大家都明白,写出你的公式来!!
简单方法
都取最差情况,设从5V到REF的点阻为R1,REF到地为R2有:
Vout = (ref/r2)*(r1+r2)
Max:(2.5*1.01)/(10*0.99)*(10*0.99+10*1.01)=5.101V
Min:(2.5*0.99)/(10*1.01)*(10*1.01+10*0.99)=4.901V
tolorance is about 2%.
这是最简单的计算,也可以用高等数学做误差分析,我也做过.
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呆头鹅
LV.7
15
2003-08-26 14:22
@gwwater
简单方法都取最差情况,设从5V到REF的点阻为R1,REF到地为R2有:Vout=(ref/r2)*(r1+r2)Max:(2.5*1.01)/(10*0.99)*(10*0.99+10*1.01)=5.101VMin:(2.5*0.99)/(10*1.01)*(10*1.01+10*0.99)=4.901Vtoloranceisabout2%.这是最简单的计算,也可以用高等数学做误差分析,我也做过.
我错了
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ridgewang
LV.8
16
2003-08-26 14:26
@cmg
看到有人感兴趣,我就起个头吧.看到很多人,包括此BBS上的一些人说他的电源输出精度可达千分之几我就想吐,可能吗?也许单做一台可以达到,但批量生产肯定是不行的.  我们就说这个输出指标,假设5V输出,用1%的431做基准,两个分压电阻各10K,1%精度,哪输出的电压的变动范围到底是多少呢?4.?-5-5.?,谁来用公式把这两个问号算出来?
电源输出精度可达千分之几批量生产是没有任何问题的
CMG同志,你别不相信.高压的我没接触过,但低压的不少.如果你把你的电源全部改成陶瓷基板,用厚膜工艺做.做好后,对TL431的取样电阻进行激光功能修调,就没有任何的问题.这样生产出来的电源的一致性是不容怀疑的.
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cmg
LV.9
17
2003-08-26 14:36
@gwwater
简单方法都取最差情况,设从5V到REF的点阻为R1,REF到地为R2有:Vout=(ref/r2)*(r1+r2)Max:(2.5*1.01)/(10*0.99)*(10*0.99+10*1.01)=5.101VMin:(2.5*0.99)/(10*1.01)*(10*1.01+10*0.99)=4.901Vtoloranceisabout2%.这是最简单的计算,也可以用高等数学做误差分析,我也做过.
很好
最好用高数做误差分析,因为这样才有普遍意义,并且可以推广到多变量的情况.
&Vout=(\'Vout/\'Ref)*&Ref + (\'Vout/\'R1)*&R1 + (\'Vout/\'R2)*&R2.
注意: ’为取导数,取导数有负号的改为加号,这样才符合实际情况.&为变量,既原值乘以它的变化量.
请大家继续讨论吧!
呆头鹅能知错就改也是好同志.
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cmg
LV.9
18
2003-08-26 14:45
@ridgewang
电源输出精度可达千分之几批量生产是没有任何问题的CMG同志,你别不相信.高压的我没接触过,但低压的不少.如果你把你的电源全部改成陶瓷基板,用厚膜工艺做.做好后,对TL431的取样电阻进行激光功能修调,就没有任何的问题.这样生产出来的电源的一致性是不容怀疑的.
我说的是一般情况.你要用激光修调的跟我对质,哪我无话可说.
不要太离题.不用激光修调,你一台一台换电阻调也可以做到.这不是这个帖子的本意.
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2003-08-26 14:58
PID调节
电源震荡是很头疼的问题,PID的调整很关键,各位朋友是如何作的?
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chenqq2000
LV.5
20
2003-08-26 15:45
@gwwater
简单方法都取最差情况,设从5V到REF的点阻为R1,REF到地为R2有:Vout=(ref/r2)*(r1+r2)Max:(2.5*1.01)/(10*0.99)*(10*0.99+10*1.01)=5.101VMin:(2.5*0.99)/(10*1.01)*(10*1.01+10*0.99)=4.901Vtoloranceisabout2%.这是最简单的计算,也可以用高等数学做误差分析,我也做过.
回复:
这样算出来又能怎么样?你大概知道了这个数据,也知道了电源稳压精度会是个什么范围?一大堆理论与计算,还是不能告诉你下边的东西怎么去做?诸多的原因,做出来还是一个不满意的东西,要把电源设计变得相对可控,嘿嘿,还得要经验?
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tinyhe
LV.6
21
2003-08-26 16:04
@cmg
看到有人感兴趣,我就起个头吧.看到很多人,包括此BBS上的一些人说他的电源输出精度可达千分之几我就想吐,可能吗?也许单做一台可以达到,但批量生产肯定是不行的.  我们就说这个输出指标,假设5V输出,用1%的431做基准,两个分压电阻各10K,1%精度,哪输出的电压的变动范围到底是多少呢?4.?-5-5.?,谁来用公式把这两个问号算出来?
cmg兄,你是说我吧
这个电源是输出可调的,由软件控制,在设定的输出范围内,加上软件校正,做不到吗?
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cmg
LV.9
22
2003-08-26 16:22
@tinyhe
cmg兄,你是说我吧这个电源是输出可调的,由软件控制,在设定的输出范围内,加上软件校正,做不到吗?
真的是你写的吗?
我只记得好象看过,已经不记的是谁写的了.用软件矫正我不怀疑,就象方州用激光调整一样,另外我只是用此参数来做一个例子,真是不巧,还是让我们来探讨设计问题吧.
  另外我请教一点,你的基准电压是用什么器件来产生的,如果基准达不到千分之几,明显调出来的电压也达不到千分之几,不知是否同意?
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gwwater
LV.6
23
2003-08-26 16:34
既然CMG老大都发话了,我也出道题
正激边换器,输入180~264AC,变压器用ETD29, Ae=73.6mm2
Np = 49T, Ns=4T, Vout= 5V,
开关频率100K,IC最大占空比是78%,使用LCD雌复位
问变压器的Bm是多少,
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cmg
LV.9
24
2003-08-26 17:04
@gwwater
既然CMG老大都发话了,我也出道题正激边换器,输入180~264AC,变压器用ETD29,Ae=73.6mm2Np=49T,Ns=4T,Vout=5V,开关频率100K,IC最大占空比是78%,使用LCD雌复位问变压器的Bm是多少,
stop! stop!
不知是叫老兄还是老弟,这不是考场啊,我写哪个东西是为了提提兴趣,然后大家来讨论每一部分怎么来计算.
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ridgewang
LV.8
25
2003-08-26 17:15
@gwwater
既然CMG老大都发话了,我也出道题正激边换器,输入180~264AC,变压器用ETD29,Ae=73.6mm2Np=49T,Ns=4T,Vout=5V,开关频率100K,IC最大占空比是78%,使用LCD雌复位问变压器的Bm是多少,
我来接招吧
根据公式两个,忽略次级蒸馏二极管压降.值就不代了,麻烦.
1、Vout=Vin*(N2/N1)*(Ton/T)
2、Vin*Ton=N1*B*Ae
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tinyhe
LV.6
26
2003-08-26 17:35
@cmg
真的是你写的吗?我只记得好象看过,已经不记的是谁写的了.用软件矫正我不怀疑,就象方州用激光调整一样,另外我只是用此参数来做一个例子,真是不巧,还是让我们来探讨设计问题吧.  另外我请教一点,你的基准电压是用什么器件来产生的,如果基准达不到千分之几,明显调出来的电压也达不到千分之几,不知是否同意?
基准的精度要求不高
对取样电阻的精度要求也不高,只要时间稳定性高即可,还有运放的偏置电流,在软件中这些偏差都可以补偿的.
其实,非特殊要求的电源,没必要做这么高的输出电压精度,还有诸如稳流精度,多模块并联的均流度.但没办法啊,为了市场,只有在这方面做文章了
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tinyhe
LV.6
27
2003-08-26 17:39
@gwwater
既然CMG老大都发话了,我也出道题正激边换器,输入180~264AC,变压器用ETD29,Ae=73.6mm2Np=49T,Ns=4T,Vout=5V,开关频率100K,IC最大占空比是78%,使用LCD雌复位问变压器的Bm是多少,
不菜兄,不要这样啊
您还甭说,CMG兄说的,很多的电源工程师都不太清楚
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yuhh
LV.5
28
2003-08-26 17:41
@我爱电源
PID调节电源震荡是很头疼的问题,PID的调整很关键,各位朋友是如何作的?
这倒是个好题目
这倒是个好题目:比例系数p如何定?积分系数i?微分系数d如何定?pid表达式?实验上又如何选取才是最佳的
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cmg
LV.9
29
2003-08-26 18:09
@tinyhe
基准的精度要求不高对取样电阻的精度要求也不高,只要时间稳定性高即可,还有运放的偏置电流,在软件中这些偏差都可以补偿的.其实,非特殊要求的电源,没必要做这么高的输出电压精度,还有诸如稳流精度,多模块并联的均流度.但没办法啊,为了市场,只有在这方面做文章了
请教.
其他的都容易理解,只是基准的精度要求不高,你怎么确定你的电压是准的呢,除非你调节电源来和外面的一个基准比较.
愿闻其祥,实际上也就是把我前面的问题回答一下.
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xue007
LV.9
30
2003-08-26 20:41
@我爱电源
PID调节电源震荡是很头疼的问题,PID的调整很关键,各位朋友是如何作的?
PID调节
我做电源都用PID调节能和电流型电源相当,从不改变PID的参数只改变滤波电感和电容的大小(电容要大电感尽量小)再就是~~~~~~``关键的取样回路布线~~~~~~~~~~接地
就这些了
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jiaoyujie
LV.5
31
2003-08-26 22:02
還是很暈
我是一個新手﹐剛開始做電源﹒各位大蝦講了這么多關于計算的問題﹐還是不知道怎么入手﹖請問可不可以舉一個簡單的例子﹗
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