前言
在上一篇文章中，我说过我将继续使用霍尔效应电流传感器的故事。从那一刻起，经过了一段时间，延误的输出被延迟了，我不喜欢写“无聊的理论”，所以我在等待实际的工作。缺少文章的另一个原因是我在一家“现代成功的IT硬件公司”中的工作，现在我终于离开了，最终转为自由职业者，因此这篇文章出现了。）最近，我的老导师和一个很好的人转向我。自然，我不能拒绝帮助，但事实证明一切都很简单-我被要求为FT-450 HF收发器提供电源，该电源将在运行中更加稳定，尤其是在输入电压比现有的Mean Well更低的情况下。请注意，我并不是说Mean Well是一家糟糕的公司，只是在这种情况下，负载很具体，他们的产品也很不错。诊断是这样的：
-声明为40A的输出电流，实际上，当以30-35A（在传输中）消耗时，设备进入防御状态；-在长负荷下观察到强烈加热；-在网络电压为160-180V的国家/地区使用时，它会完全变坏；-最大电压为13.2-13.4V，但我希望13.8-14V并具有+ -20％的紧固能力。本文的一个特点是该项目将与之一起被提升。我只是坐下来，所以我可以向您介绍开发的所有阶段：从传统知识到完成的原型。在这种格式下，我找不到繁荣时期的文章，通常人们写已经完成了所有工作，却忘记了通常引起人们极大兴趣的小事情的一半。我还想用一种适合初学者的语言写这篇文章，所以本地大师应该更容易理解我的音节的“非学术性”。技术要求
任何项目总是以职权范围和讨论开始。我们经过的讨论，传统知识仍然存在。可以这么说，我的项目不是商业性的，而是开源的，因此我不会花费很多时间并将自己限制在一系列技术要求上。这是为了什么在与某件事相关的公司工作的人会理解我的意思：“没有技术规范，该项目就不会启动。”但对于与产业发展无关的人，这一点可能并不明显。因此，我将解释一点...在开发过程中，如果您不依赖传统知识，那么有大约100％的可能性，您将留下最初期望的结果。例如，起初您想从电源中获得1000瓦的功率，但没有找到合适的变压器并将其交付使用。结果，一块铁变成了700瓦，而您计划的功率是1000瓦！对于一个业余爱好者来说，这不是致命的；他只会浪费大量金钱和时间而没有结果。对于工程师的雇主来说，这是一场金融灾难，是一个逾期未决的项目，对于工程师而言，这通常只是大街小巷中的绊脚石。大海中会有如此细微的差别，变压器之外还有其他东西，一个苹果会掉在你的头上，你决定添加某种“萤火虫”，依此类推。如何避免这种情况？为此，悲观的苏联天才想出了“ GOST 34.开发自动控制系统（ACS）。”按照此GOST进行正确的工作就足够了，这将花费30-50页，并且您的项目在构想阶段将以铁定的形式与最终结果相对应，您只需要仔细阅读这些要点即可。如果显示“ 1000 W变压器”，那么您正在寻找/挖掘的恰好是1000 W，而这并非偶然，它花费的时间要少一点。我在军工联合体和私营公司中都曾工作过：前者为获得足够的传统知识而祈祷。通常看起来像战争与和平的项目，所以我们的坦克是最好的。后者因“森林的愚蠢变质”而被堵塞，因此，在大多数情况下，俄罗斯出口处的民用电子产品为“ arduino上的鸟粪”。因此，为了避免在出口出现“垃圾”，我们将汇编原型应具有的技术要求清单。在他到达之前，该项目被认为是不完整的。似乎一切都很简单。开关电源要求：
-输出电压可在10-15V DC范围内调节；-输入电源电压：160-255V AC;-次级电路电流：40A-共模滤波器；-功率因数校正器（CMC）的可用性；-余弦phi：不小于0.9；-入口与出口之间的电气隔离；-防止次级电路短路；-电流保护响应时间：不超过1 ms；-输出电压的稳定性：不低于0.1％；-设备功率元件的温度：在100％负载下不超过55度；-设备的整体效率：不少于90％；-电压和电流指示器的存在。我还想指出设计的IIP的一个功能-它是完全模拟的。这是一个重要的要求，因为近年来，我主要设计使用DSP处理器作为控制“大脑”，但这吓到了“客户”。因为他目前居住在距离我2500公里的地方，所以如果发生故障，维修将延迟很长时间，因此，必须使该设备具有最大的可维护性。客户是模拟电路方面的经验丰富的人员，如果出现问题而无需进行任何转让，将进行维修，您将需要致电和讨论最大数量。总结一下：当我开发，制造然后测试IIP并通过TTX测试获得结果时，至少不比上述情况差-我们可以假设项目成功了，可以将项目分配给所有者，您可以自己享受另一个成功的机会。但这一切都遥遥无期...功能图
通常，我与上司进行过关于“假人功能方案拒绝绘制”这一主题的争论，但是因为本文仍然面向电子领域的初学者，因此，每个人都有兴趣阅读，我仍将其绘制并签署每个模块的功能。在没有完整的传统知识的情况下，该计划将使我在工作过程中不会偏离最初的想法。
图1-IIP的功能图
现在，我将简要介绍每个模块，更详细地讲，我们将在电路开发阶段分析这些解决方案。因此模块本身：
1）共模滤波器-它旨在保护网络和与其连接的家用电器免受我们的电源产生的干扰。不要惊慌-任何开关电源都会产生它们，因此，在90％的IIPS中，有一个共模干扰滤波器。他还保护我们的设备免受来自网络的干扰。最近，我遇到了某人在该主题上的单身汉工作，那里的所有内容都很清楚- 本文。 A.V. Kurinkov文凭的作者，我们在此衷心感谢他，这个世界上至少有一个学士学位会有用））2）TOP227芯片上的“经典” 备用食品，该电路很可能直接从数据手册中获取，并通过光电耦合器与网络实现电流隔离。输出将以两个彼此隔离的绕组的形式实现，每个绕组的电压分别为15V和1A。一个将为校正器的PWM控制器供电，另一个将为半桥的第二PWM控制器供电。3）整流器在二极管电桥上制成。最初，我想在N沟道Mosfet上使用同步，但是在这样的电压和3-4A的电流下，这将浪费资源。4）有功功率校正器-如果没有它，效率就会很高，并且根据法律要求，必须使用CCM。 KKM实际上是一个普通的升压转换器，它将解决两个问题：输入电压低，因为在其输出端，它将稳定地发出380V电压，并从网络中平均选择电源。该芯片非常受欢迎，中国人（不仅是）喜欢将其用于相同目的的焊接逆变器ICE2PCS01中。我不会掩饰它-我将其作为经过时间考验的解决方案，将其安装在用于半自动设备的6 kVA KKM上，并且一年多来没有出现任何问题，可靠性使我受贿。5）直接地，电压转换器是根据拓扑-“半桥”实现的，我建议您阅读Semenov书中的章节以熟悉它“电力电子：从简单到复杂。”半桥控制器在柴可夫斯基微电路TL494 “经典”上实现：便宜，功能可靠，经过时间考验-还需要什么？任何认为它很旧的人都可以看看来自UCC38xxx系列的得克萨斯州的东西。该模块在TL431 + PC817上实现电压反馈，并在霍尔效应传感器ACS758上实现电流保护。6）我计划用材料N95在ETD44 / 22/15型Epcos磁芯上实现一个电源变压器。当我计算线圈数据和总功率时，也许我的选择会进一步改变。7）他在选择双肖特基二极管和同步整流器之间的次级绕组上选择整流器类型时犹豫不决。您可以放置一个双肖特基二极管，但它的热量为P = 0.6V * 40A = 24 W，IIP功率约为650 W，损耗为4％！与使用同步整流器的用于传统热IRF3205突出显示的频道电阻P = 0008欧姆* 40A * 40A = 12.8的Vt。事实证明，我们赢了2倍或2％的效率！直到我在IR11688S的样机上提出解决方案之前，一切都是美好的。因此，向通道上的静态损耗添加了动态开关损耗。现场工作人员承受大电流的能力仍然很大。 HCPL3120类型的驱动器对其进行了处理，但这是产品价格上涨和电路过于复杂的原因。实际上，由于这些原因，我们决定放一张双人肖特基，然后安然入睡。8）输出端的LC电路首先将减小电流的纹波，其次将允许“切除”所有谐波。当给在射频范围内工作的设备供电并包含高频模拟电路时，后一个问题就极为重要。我们谈论的是HF收发器，因此滤波器在这里至关重要，否则干扰将蔓延到空中。就理想情况而言，您仍然可以在输出端放置一个线性稳压器，并以mV为单位获得最小纹波，但实际上OS速度将使您在20-30 mV范围内获得电压纹波，而无需“锅炉”，关键节点通过收发器内部的LDO馈电，因此它的冗余是显而易见的。好吧，我们经历了功能，这仅仅是个开始））但是，什么也没做，对于最有趣的部分来说，它将会更加有力地进行-一切计算！现在，值得考虑一下设计和拓扑。我打算使用场效应晶体管，而不是IGBT，因此我可以选择更大的工作频率，而我认为大约100或125 kHz，而相同的频率将在KKM上。增加频率会稍微减小变压器的尺寸。另一方面，我不想提高频率，因为我将TL494用作控制器，但在150 kHz后也无法正常显示，因此动态损耗会增加。基于这样的介绍，我们计算出我们的变压器。我有几套ETD44 / 22/15，因此，到目前为止，我受其指导，原始数据列表如下：1）材料N95；2）核心类型ETD44 / 22/15;3）工作频率-100 kHz；4）输出电压-15V;5）输出电流为40A。为了计算不超过5 kW的变压器，我使用“老人”程序，它既方便又准确。 5 kW之后，魔力开始出现，频率增加以减小尺寸，并且场和电流密度达到这样的值，即使集肤效应也能够将参数改变近2倍，因此，对于大功率，我使用“祖父法”“使用公式和铅笔纸。”将输入数据输入程序后，可获得以下结果：
图2-半桥变压器的计算结果
输入数据标记在图的左侧，我已在上面进行了描述。在中心，我们最感兴趣的结果以紫色突出显示，我将简要介绍一下它们：
1）输入电压为380V DC，已稳定，因为半桥充满了KKM。这种功能简化了许多节点的设计，因为纹波电流极小，并且变压器无需在140V的输入电源电压上拉电压。2）消耗的功率（通过内核抽出）为600 W，比总功率（内核可以泵入而不会进入饱和状态）的功率小2倍，这意味着一切都很好。我没有在程序中找到N95材料，但是在数据表的Epcos网站上，我注意到N87和N95会给出非常相似的结果，通过查看一张传单，我发现总功率50 W的差异并不是一个严重的错误。3）有关初级绕组的数据：我们将21匝绕成2根直径为0.8毫米的线，我想这里的一切都清楚吗？电流密度约为8A / mm2，这意味着绕组不会过热-一切都很好。4）次级绕组上的数据：我们在每根导线中也缠绕0.8毫米的2匝2匝绕组，但已经达到14根-都一样，电流为40A！接下来，我们将一个绕组的起点和另一个绕组的终点连接起来，我将进一步说明如何执行此操作，由于某些原因，人们在此时组装时经常陷入昏迷。这里也没有魔术。5）输出电感的电感为4.9μH，电流分别为40A。我们需要它，以便在单元的输出端没有大的纹波电流，在调试过程中，我将在示波器上演示如何在没有它的情况下使用它，一切都会变得清晰起来。计算花了5分钟，如果有人有问题，则在评论或药物中询问-我会告诉你。为了不查找程序本身，建议通过链接从云中下载该程序。我非常感谢老人的工作！下一个逻辑步骤将是计算半桥的输出电感，这恰好是4.9μH时的结果。计算输出扼流圈的绕组参数
在计算变压器时，我们在上一段中获得了输入数据，它们是：1）电感-4.9μH；2）额定电流-40A；3）油门前幅值为18V；4）电感后的电压为15V。我们还使用Old Man中的程序（它们都在上面的链接中）并获得以下数据：
图3-绕组输出电感器的估计数据
现在查看结果：
1）根据输入数据，有2个细微差别：选择相同的频率，变频器在该频率上运行，我认为这是合乎逻辑的。第二点与电流密度有关，我将立即注意到电感器必须预热！这就是我们已经确定的数值，我选择的电流密度为8A / mm 2为了获得35度的温度，这在输出中可见（以绿色标记）。毕竟，正如我们回想的那样，对输出的需求需要“冷IIP”。我还想向初学者指出，不太明显的时刻是可能的-如果大电流流过电感，电感的热量就会减少，也就是说，在40A的额定负载下，电感的热量将降至最低。当电流小于额定电流时，对于一部分能量，它开始作为有功负载（电阻器）工作，并将所有多余的能量转化为热量。2）最大感应值，不能超过该值，否则磁场会使磁芯饱和，一切都会变得很糟糕。此参数取决于材料及其整体尺寸。对于现代雾化铁芯，典型值为0.5-0.55 T；3）绕组数据：从10根直径为0.8 mm的芯线倾斜缠绕9匝。该程序甚至可以粗略地表明您需要多少层。我要绕9条风 然后将大型编织物分成3个3芯的“辫子”，然后将它们毫无问题地焊接在板上将很方便；4）实际上，要缠绕的环本身的尺寸为-40/24 / 14.5 mm，足够有余量。52号材料，我认为许多人在ATX块中看到黄蓝色环，它们通常用于组稳定扼流圈（DGS）。变压器备用电源的计算
功能图表明，我想在TOP227上使用“经典”后备功能作为备用电源单元，所有PWM控制器，显示器和冷却风扇都将由此供电。风扇将由值班室供电的事实，我意识到只有一段时间后，因此这一时刻不会显示在电路上，但是实时开发什么都没有））我们将略微调整输入数据，因此我们需要什么：
1）PWM输出绕组：15V 1A + 15V 1A;2）输出绕组自供电：15V 0.1A;3）冷却输出绕组：15V 1A。我们获得需要的电源总功率- 2 * 15W + 15W + 1.5W = 46.5的Vt。这是TOP227的正常功率，我在高达75 W的小型IIP中使用它来为电池，螺丝起子和其他垃圾进行各种充电，多年来，奇怪的是没有一个人燃烧。我们转到另一个老人的程序，并考虑将变压器用于回退：
图4-备用电源变压器的计算数据
1）核心选择很简单-我在抽屉数中有相同的选择，并且绘制了相同的75 W））此处的核心数据
。它由N87材料制成，每半部分的间隙为0.2毫米，或者所谓的全间隙的间隙为0.4毫米。该磁芯直接用于扼流圈，对于反激式转换器，此电感是扼流圈，但我暂时不会进入丛林。如果半桥的变压器中没有间隙，则对于反激式转换器是必不可少的；否则，就像任何电感器一样，它将简单地进入饱和而没有间隙。2）关于700V漏源键和2.7 Ohm通道电阻的数据取自TOP227的数据表，该控制器的电源开关内置于芯片本身。3）最小输入电压以160V的余量取一点，这样做是为了在电源本身关闭的情况下，待机和指示保持运行，它们将报告异常低的电源电压。4）我们的原边绕组为45匝，一根芯线的长度为0.335毫米。4匝次级绕组和4根导线（直径为0.335毫米）的自供电绕组具有相同的参数，因此一切都一样，只有1芯，因为电流要低一个数量级。动力堆有功校正器的计算
我认为该项目最有趣的部分是功率因数校正器，因为Internet上没有足够的信息，有效的方案和描述的方案甚至更少。我们选择用于计算的程序-PFC_ring（PFC是Basurman的KKM），我们使用以下输入： 1）输入电压-140-265V；2）额定功率-600 W;3）输出电压-380V DC;4）由于选择了PWM控制器，工作频率为100 kHz。
图5 –活动KKM的功率扼流圈的计算
1）像往常一样，在左侧输入初始数据，将最小阈值设置为140V，我们得到了一个可以在140V电压下工作的单元，因此得到了一个“内置稳压器”；
2）核心选择-K46 / 24/18。根据计算，它可以正确地插入直径39毫米的环中，但转了110圈-很难缠绕成一束层，并且在KKM中的感应裕度非常有用，最终在允许的0.5 T下获得0.35 T;3）以下铭文使很多人感到恐惧：“输出电容器的容量”为4000微法拉！那些对这个数字感到恐惧的人是15台价格昂贵的康德斯（300-350r / pc），但不要害怕-这个数字对我们来说是无用的，您不能专心于此。老人一定在计算中添加了额外的零，或我们正在谈论的电容器具有巨大的ESR，您需要并联15块。对于我们来说，还有一个更称职的参数-“输出电容中的有效电流” 3.845A。1种具有良好内部ESR的优质Epcos电解质能够提供3-4A电流。我会放心地将其并联放置两块，以降低ESR，并从Conders的支脚获得至少6A的电流。实际应该使用什么电容器, , ESR ! , 10-50 , 1 , , «» 200 .
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有功功率因数校正器和输入电路的电路
因此，我们找到了最有趣的地方-电路。当然，我将按顺序开始：从入口到出口。我认为那些拆开任何开关电源的人在输入电缆连接连接器旁边看到大量电容器（通常是蓝色）和扼流圈，这个模块被称为同相干扰滤波器。什么是共模干扰以及为何可以毫无问题地与之抗争，我仅作简要解释。共模干扰是电流导体与大地之间徘徊的所有干扰。它们来自电源，我们的电源也以某种形式发射它们以消除它们-我们设置了过滤器。计算方法有很多，我也建议您看一下塞梅诺夫的书：第一个（3.3）和第二个（3.2）。我更喜欢在CST Suite Studio中对与EMP相关的任务进行建模，并使用“选择方法”来获得最佳参数。此外，与LC低通滤波器不同，该滤波器不需要高精度，因此对于90％IPS，您可以使用原理图中给出的数据。为了控制PFC，我决定使用芯片ICE2PCS01GXUMA1。正如已经编写了AKKM一样，它允许您构建一个相当简单且可靠的转换器-仅仅是一个增强器。
图6-输入电路和活动KKM的方案
关于电路的一些知识...在现代世界中，很难发明一些东西-这是事实。您可以制造很酷的熨斗，但是有99.99％的概率已经有人做过，但是性能可能会更差。所有这些都适用于电子产品，您可以坐下来发明几个月的电路，最后证明它是10年前发明的。这绝不是停止发明的理由！这只是寻找信息的更好理由。我使用行业巨头生产的芯片-Infineon Technologies。因此，他们很有可能为其控制器提供了某种调试板，因此我立即去了通常在那买的digikey.com，并开出了我的名字-除了购买芯片的机会外，该站点上的搜索引擎还为我提供了一个调试（评估板）-EVALPFC2-ICE2PCS01。不再只能从制造商那里订购该产品，但我不需要它。但是，这里有一个现成的工作解决方案的文档，其中包含开路，电路板跟踪和组件清单！这是一个现成的解决方案，不需要发明任何东西，制造商为要购买的产品做了一切，而对于开发人员来说，几乎所有元素需求中的第一位就是文档的可用性以及价格。只有一个“ BUT”-一个300W的调试板，但我需要700个，但没关系-该架构本身已经完成了90％的工作，重新计算额定时间为15分钟，因此我们进行了以下操作：1）我重新计算了L5功率电抗器和数据其绕组如图5所示。。我们发现，虽然电流值增加了2.5倍，但需要的值为480μH，而不是1240μH的电感。2）二极管VD11,12必须至少为输出电压，即400V或更高，并且还必须承受设备中的脉冲电流值。另一个关键参数是反向恢复时间，因为我的校正器的工作频率为100 kHz，而普通的二极管根本无法及时使用。对于此任务，脉冲或超快二极管是合适的。我将VS-HFA16TB120-N3二极管应用于1200V和16A，恢复时间仅为30μs，因为它们对应于所有参数，在TO-220-2外壳中可用，便于冷却，并且价格不贵，约为2-2.5美元；3）晶体管VT1必须至少为1.5，具有“漏极-源极”电压的裕度，并且必须承受脉冲电流值（标称值的x2）。给定频率，最好使用N通道Mosfet，尤其是因为最近几年它们已经变得非常实惠。我将密钥应用于800V，因为发射可以达到1.5振幅（约550V），并且没有多余的余量。该键的电流为11A，重要的是，它是在TO-247外壳中制造的，这意味着它很容易冷却并与散热器隔离。4）输出电容器C18.19是重要的节点，因为 我们有一个单周期转换器，它们可以平滑电流纹波。电容器最好应为450V，以便具有电压裕量，并能够在峰值负载下提供高达8A的电流。在上面我写过的有关电容器的扰流器中，良好的电解质能够提供3-4A的瞬时电流，并且它仅限于电容器的ESR。为了获得必要的8A，我决定通过2个电容器的并联连接降低ESR，每个电容器分别减小470 uF和450V。这样的“电池”能够提供11A的电流，因为 在Low ESR线中使用了Epcos的非常好的冷凝器；5）也有必要以分流器的形式重新叙述电流传感器，在数据表中，该主题在整个章节中已全面披露。IIP备用电源节点
进行一些电流隔离，这里的解决方案有点特殊，我将解释为什么没有这样做：1）“原边和副边都没有绑扎”-我这样做是为了在TOP227发生故障的情况下，大脑不会烧坏，并且维修仅限于更换微电路本身;2）“次级绕组没有相互隔离”-为什么？我将所有控制模块都放在一个共同点上。当然，您可能会疑惑并释放出KKM，半桥和指示器的“大脑”，但是当控制电路的价格非常高并且占设备本身成本的20％至30％时，情况就是如此。如果我使用DSP或某种MK电机控制进行控制，则会发生这种情况，例如15卢布的TL-ka和IR2110不会花费光隔离或变压器隔离之类的费用-这种解决方案的复杂性会随着价格的增加而大大增加；3）“如果次级是电气连接的，那么当您可以在3A上制造1件时，为什么要将它们已经制成3件？” - 我是画家，所以我看到了这样做是为了方便起见：一分钱更贵，繁殖PP并在维修过程中查找缺陷会容易得多。毕竟，图中的每个电源电路都是一个完整的，逻辑上完整的单元。正如我所期望的那样，现在的电路本身与TOP227的数据表相距不远，因为次级绕组上增加了“褶边”扼流圈以减少电流纹波，所以每个通道都增加了LED指示。 Snabber二手RC抑制器由于某种原因未能跟上排放量，尽管可以。是的，我不是使用抑制器的支持者，嗯，只是在几次折磨之后我才不喜欢它们。另一个“花园里的石头”-它们不能在高频率下工作，现代化的底座使您可以设计1-1.5 MHz频率的反激式转换器，那里需要它们作为山羊形按钮手风琴。另一点-我在共模滤波器之后但在二极管电桥之前为值班室通电。是的，我不得不以0.2美元的价格安装另一个二极管桥，但是在另一个共模相位上我节省了大约3美元-利润！
图7-IIP控制电路的备用电源方案
我提到，本文主要是为初学者和想了解电路的绝地力量而写的，因此，我将显示此模块中所有组件的值从何而来，因为我们经常会找到数据手册。可以根据可用公式来计算所有组件的距离，因为制造商为受过训练的工程师（而不是初学者和业余爱好者）提供文档-关于这个残酷的世界！
1）VD4-其电压必须不小于：U M
= 265V * 1.41 = 374V。这些数字从何而来：“ 265V”-IIP的最大电压为255V，备用电压为10V，“ 1.41”是将到二极管电桥后的交流电压重新计算为恒定电压的系数。额定电流不小于：I = P /（µ * U BX）=（15V * 1A * 3 + 15V * 0.1A）/（140V * 0.85）= 0.39A。在这里最好至少有两倍的保证金，因为在接通时，电容器将被充电，电流峰值将非常大。现在用数字表示：“ 15V和1A”是我们的绕组，“ 140V”是我们电源输入的最小电压。为什么最低？并且因为在这种情况下将有最大电流-始终有必要考虑最恶劣的条件，以免爆炸。正如实践所示，“ 0.85”是我们转换器的效率-这是该芯片的平均值，甚至在数据手册中也有规定。2）在Starichka程序中，R1和C13与“ RCD缓冲器”的左上角与变压器位于同一位置。3）VD8-是基于以下考虑：最大电压不小于内置在微电路中的电源开关的最大电压，在我的情况下，它不小于700V。电流不小于电路的电流消耗，即二极管的要求：> 700V和> 0.4A，对于FR207，其值为1000V和2A-一切都合适。4）VD2,3,5,6-应该是肖特基二极管或脉冲二极管。肖特基二极管是优选的，因为它具有较低的电压降，尽管在这样的电流下并不重要。也在变压器的计算表中（图4）有一个指示器“反向电压”，我有46V-因此二极管的电压至少应为46V。最近的肖特基60V非常适合此任务。二极管电流不小于额定电流，尽管有一个微妙之处-负载将被脉冲化：额定电流为1A，但是从理论上讲，当对按键快门充电时，功耗可能会在短时间内高达2A。因此，我将肖特基电压提高到60V和2A-股票没有像他们在英勇的军队中所说的那样压屁股。5）C6-C11-输出电容器的最小电容如图4所示，在单周期转换器中，正是这样才能降低电流的纹波，释放出能量。我有99 uF-它实际上可以工作，但纹波约为1-2V。这还是一种经验，要么被认为是动手。为了不损坏纸张，您可以在MicroCap中模拟输出电路。我将总电容设置为660 F，这足以使纹波在100 mV以内。6）L2-L4-电感也以MicroCap建模，最简单，最准确的方法。因此，可以毫无疑问地将其设置为2.2至10μH的电感，它将有尊严地工作。电感电流必须不小于额定电流，即1A。我使用的电感为10μH，Epcos的电流为1.1A。7）R3-此处所有内容均符合欧姆定律：R =（U - [R - U d）/ I Ç =（15,3V - 2,6V）/ 0,008A = 1570欧姆 -最接近标称1.5欧姆。 “ 15.3V”是为光耦合器LED供电的输出电压。 “ 2.6V”-LED上的压降（在数据表中获取）。 “ 0.008A或8 mA”-我们将发送到光耦合器的电流，通常最大可能达到20 mA，但没有任何意义，并且1-10 mA足够-寿命更长。8）R6和R8-形成一个分压器，它实际上设置输出电压。认为如下：U OUT = U REF *（1 + R2 / R8）= 2.56V *（1 + 100/20）= 2.56V * 6 = 15.36V-太棒了！ “ U REF“ = 2.56V”是指“可编程齐纳二极管”突破TL431的电压，也就是说，当控制支路2上的电压达到2.56V时，齐纳二极管断开，并将“地”从支路3馈入到支路1，进而馈入LED光耦合器的阳极。因此，TOP227学到了足够的能量来汲取能量。选择电阻值本身，以便在分压输出电压（我们想要的电压）时，得到的准确值为2.56V。9）R2，R4，R7是LED上的限流电阻，我不想让它们在高温下发光，因此我不会提供数据手册上想要的12-15 mA电流，而是仅提供5 mA电流，否则它们不会造成严重损坏。我们再次诉诸OMU法：R =（U - [R - U d）/ I Ç =（15,3V - 2,6V）/ 0,005A = 2540欧姆 -最接近的额定值为2.4 kOhm。«»
该模块的任务是将额定功率为380V的KKM电压转换为所需的输出15V。我选择半桥是基于在全桥的背景下减少的组件数量以及相当高的效率值。我没有理会谐振器，尺寸对我来说并不重要，而1-2％的增益并不值得这样做。该设备根据通用方案制造：“ PWM控制器（TL494）+半桥驱动器（IR2110S）+ 2个N沟道Mosfet-ohms +输出整流器中的肖特基二极管”，因此这里没有超新星，我唯一要添加的就是霍尔的电流保护ACS758电流传感器电流足够大，您想尽可能准确地测量它-设备将更加完好无损。
图8-半桥电压转换器的示意图
现在，我将介绍这些组件，以便希望重复使用该设备的读者可以了解它的来源以及如何重新计算其任务的值：1）PWM控制器的主要参数之一是内置发电机的频率。推挽电源的工作频率将是发电机频率的1/2。此参数是使用RC链设置的，在图中为R37-C43。数据表中给出了计算发电机频率的公式，公式如下：f osc = 1.1 /（R T * C T）。我的工作频率为100 kHz，这意味着为发电机计算的频率应该是200 kHz的两倍。我们考虑：让C43的电容为2.2 nF，那么RT = 1.1 /（200,000 Hz * 0.0000022 F）= 2500欧姆 -我采用最接近的标称值2.4 kOhm;2）电流反馈在PWM控制器的内置比较器中实现。在根据数据表ACS758-50B电压的40A的电流为： Ù OUT = U VCC + I MOD * 0,04V / A =（5V / 2）+（40A * 0,04V / A）= 2.5V + 1.6V = 4.1V。为了使比较器在锯齿记录1中产生错误，并且PWM控制器意识到是时候降低PWM占空比了，必须将来自传感器的信号馈送到运放的正输入端，并为参考电压提供4.1V的参考电压。 TL494具有内置的5V参考电压源（ION），有必要制作一个具有系数的分压器。等于： 5V / 4.1V = 1.22。该分频器在R27-R26上实现，我获得了2和10 kOhm的系数。分压将为1.2V，并且在比较器的反向输入端将有一个等于的参考电压：U OP = U REF /（1 + R27 / R26）= 5V /（1 + 2/10）= 4.16V-该值对应于41.3A。于是我们离开；3）电压反馈是“经典的”，他们不会对此进行过多讨论。分压器的输出电压以2.56V的开路电压提供给TL431。电压达到所需值后，TL431将光耦合器LED接地，并点亮，为内部运算放大器的正输入提供+ 5V的电压（TL494中已经有2个）。当光耦合器关闭时，通过电阻器R30的输入被拉到地，比较器发出log.0。通过分压器向反向输入施加一个等于2.5 V的1/2 U REF，因此，当光耦合器在直接输入0 V闭合并且运算放大器输出为0时，当光耦合器断开时，则在直接输入5 V（大于2.5 V）并且运算放大器输出设置为1时，报告错误；4）C25、26-电容器产生“中点”，电容器的工作电压为200-250V。我将Epcos电容器设置为220 uF和250V；5）VT2，3-场效应晶体管，与KKM中相同。该电压具有很大的“漏源”电压，实际上不会超过200V +发射50-100V。这样的供应可以让您放弃缓冲链。键中的电流将为：I VT = P OUT / U DEL = 600 W /（380V / 2）= 600 W / 190V = 3.15A。我们的密钥位于11A上，因此即使峰值峰值短期过载也不会损害转换器。6）我们已经计算出输出扼流圈L6，结果如图3所示。动力单元和控制装置的电路相当标准，如果您突然有疑问，请随时在评论或私人信息中提问。如果可能的话，我会尽力回答并向大家解释。开关电源的PCB设计
因此，我进入了舞台，对许多人来说，这仍然是神圣的-印刷电路板的设计/开发/追踪。为什么我更喜欢“设计”一词？更接近此操作的本质，对我来说，木板的“接线”始终是一个创造性的过程，就像画家的绘画一样，其他国家的人们也将更容易理解您的所作所为。电路板设计过程本身不包含任何陷阱；它们包含在预期的器件中。实际上，在相同的微波模拟或高速数字数据总线的背景下，电力电子技术并未提出一些繁琐的规则和要求。我将列出与电源电路相关的基本要求和规则，这将允许实施99％的业余设计。我不会谈论细微差别和“技巧”-每个人都应该拥有自己的圆锥体，获得经验并已经对此进行了操作。因此，我们进行了以下工作：1）导体的宽度-导体越宽越好。这有几个原因。首先，通过增加该参数，我们减小了导体的杂散电感，这意味着控制信号中的干扰，干扰和其他杂物将更少。其次，我们可以传递更多的电流，因为导体的横截面会更大。第三，增加导体的表面积，我们增加了热量和热量的散发，这意味着冷却此类导体要容易得多，并且可以提供更高的电流密度。关于印刷导体的电流密度, 0.6 80% . .
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2）导体的长度-在本段中，例如，当“布线” DDR3数据总线时，无需像0.1毫米那样使线的精度相等。尽管仍然非常希望使信号线的长度近似等于该长度。+ -30％的长度就足够了，最主要的是不要使HIN的长度比LIN长10倍。这是必要的，以便信号前缘不会相对于彼此移动，因为即使在仅100千赫兹的频率下，相差5到10倍也会在按键中产生直通电流。对于较小的“死区时间”尤其如此，对于TL494，即使是3％也是如此。3）导体之间的间隙-必须减少泄漏电流，特别是对于流过RF信号（PWM）的导体，因为导体中的电场很强，并且RF信号容易在导体表面和皮肤效应中破裂它的极限。通常间隙为2-3毫米即可；4）电气隔离间隙-这是电路板的电气隔离部分之间的间隙，通常击穿要求约为5 kV。穿透1毫米的空气大约需要1-1.2 kV，但在我国，不仅可能通过空气发生故障，而且还可能通过纺织品和面罩造成故障。在工厂中，使用经过电气测试的材料，您可以安然入睡。因此，主要问题是空气，从上述条件可以得出结论，大约5-6 mm的间隙就足够了。基本上，在变压器下分离多边形，因为这是电流隔离的主要手段。现在让我们直接看一下电路板的设计，在本文中我将不做过多详细介绍，并且一般而言，编写一整本书的内容并不多。如果聚集了一大群人（最后我将做一个调查），我将仅拍摄此设备“接线”的视频，它将更快，更有用。创建印刷电路板的阶段：1）第一步是确定设备的近似尺寸。如果您有现成的箱子，则应测量其中的座位，并从木板的尺寸开始。我计划从铝或黄铜订购外壳，因此我将尝试制造最紧凑的设备，而又不损失质量和性能特征。
图9-创建未来板的空白
请记住-板子的尺寸必须是1毫米的倍数！或至少为0.5毫米，否则您仍会记得我对列宁的遗嘱，当您将所有东西收集在面板上并制作一块空白品进行生产时，在您的面板上制作表壳的设计师会满脑子都是诅咒。无需紧急创建尺寸为“ 208.625毫米”的木板！PS感谢同志伦科夫（Lunkov）仍然给我带来了这个聪明的主意））然后，我做了4项操作：a）我制作的木板本身的总尺寸为250x150 mm。虽然这是一个大概的大小，但我认为它会切实压缩。b）圆角，如在交付和组装过程中，锋利的木板将被杀死并犹豫+木板看起来更好；c）放置的非金属化安装孔的直径为3 mm，用于标准紧固件和机架；d）创建“ NPTH”类，在其中定义了所有非金属化的孔并为其创建了规则，在所有其他组件与该类的组件之间创建了0.4毫米的间隙。这是Resonite对标准精度等级（第4级）的技术要求。
图10-为非金属化孔创建规则
2）下一步是按照所有要求排列组件，它应该已经非常接近最终版本，因为现在，较大的部分将确定电路板的最终尺寸及其形状因子。
图11-组件的初始布置
我安装了主要组件，它们很可能不会移动，因此最终确定了电路板的整体尺寸-220 x 150 mm。板上的剩余空间是有原因的，控制模块和其他小型SMD组件将放置在此处。为了降低电路板的成本并简化安装，所有组件都分别位于顶层，并且只有一层丝网印刷层。
图13-排列完组件后的电路板3D视图
3）现在，在确定位置和总体结构之后，我们安排其余组件并“繁育”电路板。有两种设计电路板的方法：手动和使用自动布线器，之前已经用几十条规则描述了其动作。两种方法都很好，但是我将用双手完成此板，因为组件很少，这里也不应该对线路对准和信号完整性有特殊要求。这肯定会更快，当有许多组件（从500起）并且电路的主要部分是数字的时，自动布线会很好。尽管如果有人感兴趣，我可以展示如何在2分钟内自动“繁殖”木板。之前的真相是整天编写规则，嘿。经过3-4个小时的“巫术”（我将丢失的模型抽出了一半的时间）后，我终于用一个温度和一杯茶在木板上饲养了。我什至没有想到要节省空间，许多人会说尺寸可以缩小20-30％，而且是正确的。我有一份副本，花了我的时间，这显然比两层板的1 dm 2贵，这只是一个遗憾。说到板子的价格，当订购“ Rezonit” -e，标准等级的两层主板的1 dm 2时，它的成本约为180-200卢布，因此，如果您肯定没有很多500+件，那么可以节省很多。基于此，我可以建议-如果是第4类而不是尺寸要求，则不要变小。结果如下：
图14-开关电源板的设计将来，我将为该设备设计一个外壳，我需要了解其完整尺寸，并能够在外壳内部“试穿”，以便在最后阶段不清楚例如主板会干扰外壳或显示器上的连接器。为此，我始终尝试以3D渲染所有组件，输出是这样的结果，并且是Autodesk Inventor的.step文件：
图15-生成的设备
的三维视图图16- 设备的三维视图（顶视图）
现在文档已准备就绪。现在必须形成用于订购组件的必要文件包，我已经在Altium中注册了所有设置，因此所有内容都可以通过一个按钮卸载。我们需要Gerber文件和NC Drill文件，第一个文件包含有关图层的信息，第二个文件包含钻孔坐标。您可以在项目的文章结尾处看到用于下载文档的文件，如下所示：
图17-形成用于订购印刷电路板的文档包
文件准备好后，您就可以订购主板了。我不会推荐特定的制造商，以确保有更好，更便宜的原型。我在Resonite订购的所有2、4、6层标准级别的电路板，还有5层的2层和4层电路板。五年级板，在中国有6到24层（例如pcbway），但HDI和24层以上的五年级板仅在台湾，都一样，对中国的质量仍然很差，价格也不差不太好。这都是关于原型的！遵循我的信念，我去了雷佐尼特（Rezonit），哦，他们殴打了多少神经并喝了血……但是最近，他们似乎已经康复了，并且开始了更加充实的工作，尽管有脚踢。我通过个人帐户下达订单，在板上输入数据，上传文件并发送。顺便说一句，我喜欢他们的个人帐户，它可以立即考虑价格，并且通过更改参数可以在不损失质量的情况下获得更好的价格。例如，现在我想在2毫米PCB上使用35微米铜的电路板，但事实证明，此选项比1.5毫米PCB和35微米的版本贵2.5倍-因此，我选择了后者。为了增加板的刚度，我为机架增加了额外的孔-解决了问题，优化了价格。顺便说一句，如果电路板成批生产，那么在100块左右的某个地方，这种差异2.5倍就消失了，价格也相等，因为那时候我们为我们购买了一块非标准的板材，并且没有残留。
图18-计算板材成本的最终形式
确定最终成本：3618卢布。其中2100个是准备工作，每个项目只需要支付一次，该命令的所有后续重复都不需要它，而仅支付该区域的费用。在这种情况下，需支付759卢布，费用为3.3 dm 2
，系列越大，成本就越低，尽管现在是230卢布/ dm 2，这是完全可以接受的。当然，可以进行紧急生产，但是我经常下订单，我和一位经理一起工作，并且女孩总是试图在没有生产产品的情况下更快地填写订单-结果，在5-6天的时间内选择了“小系列”，就足够礼貌地沟通和不要对人无礼。是的，我没有地方要着急，所以决定节省大约40％，这至少很好。结语
好吧，所以我得出了本文的逻辑结论-获得电路，电路板设计并在生产中订购电路板。总共有两部分，第一部分在您面前，第二部分将告诉我如何进行设备的安装，组装和调试。按照承诺，我将分享该活动的项目源和其他产品：1）Altium Designer 16中的项目源在这里；2）订购印刷电路板的文件- 在此处。突然您想重复订购，例如，在中国，这个存档已足够了。3）pdf中的设备图- 此处。对于那些不想花时间从手机上安装Altium或进行审核（高质量）的用户；4）再次，对于那些不想安装繁重软件的人，但有趣的是，我将3D模型放在pdf中- 这里是一件令人费解的事情。要查看它，您必须下载文件，在右上角打开文件时，单击“仅信任文档一次”，然后在文件中心戳一下，白屏变成模型。我也想问一下读者的意见...现在订购了电路板，元件也在那里-实际上有2个星期，我能写一篇有关什么的文章？除了像这样的“突变体”之外，有时我想画些微型但有用的东西，我在民意测验中提出了几个选项，或者可能在PM中提供了您的选择，以免使评论混乱。