设计步骤

在确认基本步骤后,接着说明设计步骤。

设计步骤不仅限于AC/DC转换器,大部分的设计都会采用类似的步骤。一开始先确认要求规格,然后选择能实现要求规格的部件。在这里,决定“控制用电源IC的选择”,最近的电源设计几乎都是利用电源用IC,因此选择电源IC,并以该IC为中心进行设计。接着,决定必须使用IC的部件,计算出常量等进行设计。流程为根据图纸制作试作品,再来是评估性能、量产,最后出货。

1.确定要求规格
第1个步骤从明确了解要求规格开始。这原本就是第一个且最重要的步骤,但电源规格是“在决定整体电路规格前,无法完全确定”,必须在整体设计期间结束时加快脚步进行设计等,的确有可能让电源设计人员感到非常困扰。不过,正因为未决定好无法有任何进展,因此大多会先制作暂时规格以支持该问题。

1.确定要求规格

  • 输入输出:输入电压范围、输出电压值和精度
  • 负载:电流、有无瞬态(含休眠/唤醒)
  • 温度:最大/最小值、是否冷却
  • 尺寸:安装面积、高度(外形尺寸)
  • 必要保护:低电压、过电压、过热等
  • 特殊环境/使用条件:车载、航天、通信、RF等
  • 成本

虽然非常严格,但“未彻底弄清楚规格,就无法开始设计”也是不争的事实...

写出确认规格时的主要确认项目。以输入条件为例,因为是供日本国内使用,所以100VAC即可,但如果是销售至全球市场,就必须要能够进一步扩大能支持的范围,或是因为销售国家,造成电压不稳定,部件选择受比如还有多大余量等规格要求而出现很大变动。

另外,为了设计符合要求规格的电源,还必须详细考虑其他项目。


2.控制用电源IC的选择
第2个步骤为控制用的电源IC的选择。根据第1个步骤确认到的要求事项,决定适用的电源方式、变压器方式或开关方式、降压或升压、反激式或正激式,以及AC/DC转换器中最重要的讨论事项,也就是绝缘型或非绝缘型,之后再选择控制IC。也就是说,控制IC的选择决定电源方式。

2.控制用电源IC的选择

  • 方式:变压器方式、开关方式
  • 方式:降压、升压、升降压、反转
  • 方式:线性、反激式、正激式等
  • 绝缘/非绝缘

在实际设计电源时,电源IC占了非常重要的地位,会因为使用的IC来决定电路和部件。换言之,设计时能以IC为中心。


3.设计、外围部件选定
决定IC和电源方式后,接着参考IC的应用例等进行设计。包含变压器设计在内,决定外围电路的电容器和电阻等的常量。

3.设计、外围部件选定

  • 主要变压部件:变压器、桥式、二极管、电容器等
  • 必须使用IC的部件
  • 各常量的计算、优化
  • 变压器设计

设计时,在电气、电子知识外,还必须具备部件知识,其中又以经验最为必要。不过,即使在凭借这样的知识和经验进行设计,仍会有不了解和不顺利的时候。此时,可以利用部件厂商的支持,迅速完成设计,避免徒劳无功。


4~5.评估、试作、量产、出货
那么,完成图纸和部件列表、建立基板线路后,即进入试作、评估的阶段。

4.评估、试作

  • 利用评估板/工具
  • 制作试作基板、设想条件下的工作、性能评估
  • 调试、优化
  • 符合/不符合要求规格、权衡的判断

5.量产设计、评估、出货检查

在试作阶段,首先从确认基本工作开始,但有时可能会难以判断工作是否正确。这时候,不稳定会判定是否符合设计的规格,不过大多数的IC厂商都会准备其IC的评估板,可以多加利用。利用确实能正常工作评估板,比较、探讨设计的电路是否正确工作。

调试和优化的作业结束后,开始判断是否可以进入量产。此时,有时可能无法完全满足要求规格。不会退让的规格要求,必须重新设计,或是稍微妥协,讨论如何取得权衡,尽量让全部产品接近目标值。

希望大家在设计时,大致上都能遵循上述步骤。

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