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  • |  帖子(884)   |   高级工程师(3299)   |  发消息
  • 2017-01-10 17:05
主题:  开关电源的最优化设计方法

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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。 
开关电源的设计和所有的电子产品一样,其工程设计可分为两大类:开关电源的可行设计;开关电源的最优化设计。   
1. 开关电源的可行设计。根据开关电路的基本原理,推导出开关电源的一些计算公司,并根据以往设计经验所****的经验数据,可以对开关电源进行初步设计,结合实际,反复修正,最后可以得到满足给定性能指标要求的设计,这个设计是可行的(即按照这个设计生产出的开关电源可以投入使用),称为可行设计。计算机辅助设计方法(CAD)的引入,可以帮助设计师省力省时地得到可行设计结果。尤其是计算机****,可以部分地替代硬件模型实验。现在****计算已成为开关电源现在设计不可缺少的手段之一。但是开关电源可行设计毕竟是一种估算与试探结合的方法,所得结果不可能是最优设计,所以还必须进行开关电源的工程优化设计。   
2. 开关电源的最优化设计。也称工程优化设计,这是数学规划方法在工程设计中的应用。数学规划是一种求解函数极值(即最大值或者最小值,也称最优值)的数学方法,按所能求解问题的性质(如函数为线性或非线性,并且求函数极值时有线性或非线性约束限制等)可分为线性规划或非线性规划等。对于大多数工程优化问题是非线性问题,因此工程优化设计的基本方法是非线性规划,即将设计问题转化为求解一个非线性函数的极值的问题,并且求解时还受到一些线性或非线性的约束限制。由于设计时所要确定的最优参数不止一个,因此最优设计要求求解一个多变量非线性函数的极值,并满足若干个等式或不等式非线性约束。由此可见,即使只需确定两个最优参数,也无法用手算求解开关电源的最优设计问题。工程设计最优化问题只能依靠计算机求解。因此开关电源的工程最优化方法既是一种数学方法,也是一种计算机辅助寻优方法。应用这一方法设计开关电源或其子电路时,要求设计者不仅具有数学规划的知识,也应掌握计算机程序的编制和计算机的应用,还应当熟悉开关电源的计算机仿真方法和程序等。根据设计对象的不同,最优设计可能是重量最小、体积最小、或转换效率最高、损耗最小,总之是某个性能指标或经济指标最好的设计。当然,它也一定是可行的,所以最优设计一定是可行设计,但可行设计不一定是最优设计。   
近几年来,工程师已将最优设计方法先后成功的应用于单端或桥式PWM开关电源的主电路,PWM开关电源控制电路的补偿网络,谐振开关电源的谐振网络设计等,都取得了一定的经验,但还有待于进一步普及和推广。   
3. 开关电源的主要性能指标。设计开关电源主电路应满足的技术性能指标主要有输出/输入电压比(Vo/Vi),输出功率Po,变换效率,输出电压纹波,对输入电压Vi的电磁干扰(EMI)幅度的限制等。在进行开关电源的优化设计时,一般用不等式约束来表示各项性能指标。   
在设计开关电源主电路时,应计算和选择的主要内容有选择主电路拓扑,选择开关晶体管(功率MOSFET、GTO或IGBT)以及整流二极管的电流、电压规格等,确定输入、输出滤波器形式以及参数,选择计算磁性元件(电感、变压器、电流互感器等)的磁芯规格、尺寸和绕组匝数、导线规格等,以及电容的选择等。   
开关电源的控制电路补偿设计应满足电源的各项瞬态性能指标,因此它属于瞬态设计。开关电源的瞬态性能指标有电源系统的稳定性、恢复时间、瞬态响应的上冲和下冲,电源的抗干扰性等。由于主电路参数与开关电源瞬态响应性能有较大关系,因此瞬态设计应在主电路设计完成以后进行。   
开关电源瞬态最优设计的主要内容包括选择反馈控制方式(电压反馈或电压、电流反馈,分别称为单环和双环),补偿网络(即比例—积分—微分或PID放大器)的拓扑形式,PID参数的最优设计等。 
逆向思维设计开关电源,采用与一般教科书相反的设计思路,重要的是思想。 
模块化设计开关电源,全方位精确计算主电路模块、控制电路模块、环路模块、EMI模块。 
以反激为例,采用mathcad软件全面精确计算,如何最优化设计之? 


倒数5
 
 
倒数4
 

最佳答案

开关电源的优化设计就是,成本,效率,稳定性,这三个方面的平衡吧。
 
倒数3
 
求更新啊楼主
 
倒数2
 

本篇文章也是个人在网站上看到的 如果有同标题一样的 非常愿意与大家分享 

同时也希望大家有好的文章也一起来分享

 
  • 5楼
  • goodinfineon
  • |  帖子(17)  |  本网技工(134)  |  发消息| 最新回复
  • 2017-02-16 15:36
倒数1
 
很好的帖子,本人开关电源方面还是菜鸟,希望大牛多多发这方面的技术贴,好让我们菜鸟经常来学习学习!