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開關電源的數學設計.

開關電源的數學設計.
在國內,不管你承認也罷,不承認也罷,部分或者說大部分電源設計人員是在靠經驗或者說靠模仿來設計電源,這就是我們設計的電源可靠性不高的最本質的原因,這樣設計的電源當出現問題時,設計者就無從下手查找原因,因為他壓根就不知道有些元件為什么取那個值.而國外大公司的電源幾乎每一個元件的值都是靠嚴格的數學設計得出的,在設計時就考慮到了各個參數的極限值,即使有的值無法定量來計算,也會講出定性的根據.
  我發此帖的目的是希望大家討論如何在設計電源時用嚴謹的數學,而不是經驗來設計各個元件值.
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2003-08-26 12:07
深有同感
深有同感,盼望電源同仁能就不吝賜教
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呆頭鵝
LV.7
3
2003-08-26 12:35
防制可以快速入門,提高卻要靠仔細研究
數學設計,我也不會,還請你先起個頭
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gwwater
LV.6
4
2003-08-26 12:36
于我星有戚戚焉
老大以前在那個公司混???
我以前在ASTEC
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2003-08-26 12:44
很難哦
關鍵是數學功底不好,感覺即便是大學里的電力電子方面的老師很多數學功底也不好,特別是非線性數學,真正懂的人都不多,更不要說學生了,看見微分方程都要撓頭的.
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cmg
LV.9
6
2003-08-26 12:48
@sometimes
很難哦關鍵是數學功底不好,感覺即便是大學里的電力電子方面的老師很多數學功底也不好,特別是非線性數學,真正懂的人都不多,更不要說學生了,看見微分方程都要撓頭的.
不用很高深的數學,有大學的知識就可以了
又不是讓你去搞研究,去搞什么模型.只是能把數學和電源很緊密的聯系起來就沒問題了.
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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個公司混???我以前在ASTEC
好象沒有親戚啊.
你現在在哪里混?
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lll
LV.5
8
2003-08-26 12:51
數學設計要看什莫書,從哪方面入手?
提供幾本,好好看看,提高提高.
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gwwater
LV.6
9
2003-08-26 12:52
@呆頭鵝
防制可以快速入門,提高卻要靠仔細研究數學設計,我也不會,還請你先起個頭
要進行數學上的估計,先要搞清楚基本的工作原理.
1,可以不看任何資料計算forward,flyback等的輸入輸出電壓與占空比的關系嗎?
2.知道什么時候是最差情況嗎,為什么那個時候是最差情況?
3.是否對所有的元件的性能了解, 知道在規格書上的所有參數和圖表的含義嗎?
4.在實際電路中,了解所有的波型的典型樣子嗎,如果和典型波型不一樣,考慮過為什么嗎?
5.假如更改一個元件,你知道他會影響那些方面嗎?
如果都能清楚知道,就可以開始計算在設計元件選擇的數值了.
我的經歷是
除了EMI 和反饋環以外的所有東西我都曾經計算過.并且與實際波型進行比較過. EMI and controll loop兩個東西由于計算和實踐相差懸殊,我以前算過,不過后來不計算了.
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cmg
LV.9
10
2003-08-26 12:56
看到有人感興趣,我就起個頭吧.
看到很多人,包括此BBS上的一些人說他的電源輸出精度可達千分之幾我就想吐,可能嗎?也許單做一臺可以達到,但批量生產肯定是不行的.
  我們就說這個輸出指標,假設5V輸出,用1%的431做基準,兩個分壓電阻各10K,1%精度,哪輸出的電壓的變動范圍到底是多少呢?4.?-5-5.?,誰來用公式把這兩個問號算出來?
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呆頭鵝
LV.7
11
2003-08-26 12:59
@gwwater
要進行數學上的估計,先要搞清楚基本的工作原理.1,可以不看任何資料計算forward,flyback等的輸入輸出電壓與占空比的關系嗎?2.知道什么時候是最差情況嗎,為什么那個時候是最差情況?3.是否對所有的元件的性能了解,知道在規格書上的所有參數和圖表的含義嗎?4.在實際電路中,了解所有的波型的典型樣子嗎,如果和典型波型不一樣,考慮過為什么嗎?5.假如更改一個元件,你知道他會影響那些方面嗎?如果都能清楚知道,就可以開始計算在設計元件選擇的數值了.我的經歷是除了EMI和反饋環以外的所有東西我都曾經計算過.并且與實際波型進行比較過.EMIandcontrollloop兩個東西由于計算和實踐相差懸殊,我以前算過,不過后來不計算了.
和你一樣,但最重要的就是反饋啦
講講你這么調整反饋好嗎?
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呆頭鵝
LV.7
12
2003-08-26 13:07
@cmg
看到有人感興趣,我就起個頭吧.看到很多人,包括此BBS上的一些人說他的電源輸出精度可達千分之幾我就想吐,可能嗎?也許單做一臺可以達到,但批量生產肯定是不行的.  我們就說這個輸出指標,假設5V輸出,用1%的431做基準,兩個分壓電阻各10K,1%精度,哪輸出的電壓的變動范圍到底是多少呢?4.?-5-5.?,誰來用公式把這兩個問號算出來?
4.85~5.15?
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cmg
LV.9
13
2003-08-26 13:28
@呆頭鵝
4.85~5.15?1
你確信你算的對嗎?
我們講的數學計算,并且是要讓大家都明白,寫出你的公式來!!
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gwwater
LV.6
14
2003-08-26 13:55
@cmg
你確信你算的對嗎?我們講的數學計算,并且是要讓大家都明白,寫出你的公式來!!
簡單方法
都取最差情況,設從5V到REF的點阻為R1,REF到地為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%.
這是最簡單的計算,也可以用高等數學做誤差分析,我也做過.
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呆頭鵝
LV.7
15
2003-08-26 14:22
@gwwater
簡單方法都取最差情況,設從5V到REF的點阻為R1,REF到地為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%.這是最簡單的計算,也可以用高等數學做誤差分析,我也做過.
我錯了
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ridgewang
LV.8
16
2003-08-26 14:26
@cmg
看到有人感興趣,我就起個頭吧.看到很多人,包括此BBS上的一些人說他的電源輸出精度可達千分之幾我就想吐,可能嗎?也許單做一臺可以達到,但批量生產肯定是不行的.  我們就說這個輸出指標,假設5V輸出,用1%的431做基準,兩個分壓電阻各10K,1%精度,哪輸出的電壓的變動范圍到底是多少呢?4.?-5-5.?,誰來用公式把這兩個問號算出來?
電源輸出精度可達千分之幾批量生產是沒有任何問題的
CMG同志,你別不相信.高壓的我沒接觸過,但低壓的不少.如果你把你的電源全部改成陶瓷基板,用厚膜工藝做.做好后,對TL431的取樣電阻進行激光功能修調,就沒有任何的問題.這樣生產出來的電源的一致性是不容懷疑的.
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cmg
LV.9
17
2003-08-26 14:36
@gwwater
簡單方法都取最差情況,設從5V到REF的點阻為R1,REF到地為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%.這是最簡單的計算,也可以用高等數學做誤差分析,我也做過.
很好
最好用高數做誤差分析,因為這樣才有普遍意義,并且可以推廣到多變量的情況.
&Vout=(\'Vout/\'Ref)*&Ref + (\'Vout/\'R1)*&R1 + (\'Vout/\'R2)*&R2.
注意: ’為取導數,取導數有負號的改為加號,這樣才符合實際情況.&為變量,既原值乘以它的變化量.
請大家繼續討論吧!
呆頭鵝能知錯就改也是好同志.
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cmg
LV.9
18
2003-08-26 14:45
@ridgewang
電源輸出精度可達千分之幾批量生產是沒有任何問題的CMG同志,你別不相信.高壓的我沒接觸過,但低壓的不少.如果你把你的電源全部改成陶瓷基板,用厚膜工藝做.做好后,對TL431的取樣電阻進行激光功能修調,就沒有任何的問題.這樣生產出來的電源的一致性是不容懷疑的.
我說的是一般情況.你要用激光修調的跟我對質,哪我無話可說.
不要太離題.不用激光修調,你一臺一臺換電阻調也可以做到.這不是這個帖子的本意.
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2003-08-26 14:58
PID調節
電源震蕩是很頭疼的問題,PID的調整很關鍵,各位朋友是如何作的?
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chenqq2000
LV.5
20
2003-08-26 15:45
@gwwater
簡單方法都取最差情況,設從5V到REF的點阻為R1,REF到地為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%.這是最簡單的計算,也可以用高等數學做誤差分析,我也做過.
回復:
這樣算出來又能怎么樣?你大概知道了這個數據,也知道了電源穩壓精度會是個什么范圍?一大堆理論與計算,還是不能告訴你下邊的東西怎么去做?諸多的原因,做出來還是一個不滿意的東西,要把電源設計變得相對可控,嘿嘿,還得要經驗?
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tinyhe
LV.6
21
2003-08-26 16:04
@cmg
看到有人感興趣,我就起個頭吧.看到很多人,包括此BBS上的一些人說他的電源輸出精度可達千分之幾我就想吐,可能嗎?也許單做一臺可以達到,但批量生產肯定是不行的.  我們就說這個輸出指標,假設5V輸出,用1%的431做基準,兩個分壓電阻各10K,1%精度,哪輸出的電壓的變動范圍到底是多少呢?4.?-5-5.?,誰來用公式把這兩個問號算出來?
cmg兄,你是說我吧
這個電源是輸出可調的,由軟件控制,在設定的輸出范圍內,加上軟件校正,做不到嗎?
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cmg
LV.9
22
2003-08-26 16:22
@tinyhe
cmg兄,你是說我吧這個電源是輸出可調的,由軟件控制,在設定的輸出范圍內,加上軟件校正,做不到嗎?
真的是你寫的嗎?
我只記得好象看過,已經不記的是誰寫的了.用軟件矯正我不懷疑,就象方州用激光調整一樣,另外我只是用此參數來做一個例子,真是不巧,還是讓我們來探討設計問題吧.
  另外我請教一點,你的基準電壓是用什么器件來產生的,如果基準達不到千分之幾,明顯調出來的電壓也達不到千分之幾,不知是否同意?
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gwwater
LV.6
23
2003-08-26 16:34
既然CMG老大都發話了,我也出道題
正激邊換器,輸入180~264AC,變壓器用ETD29, Ae=73.6mm2
Np = 49T, Ns=4T, Vout= 5V,
開關頻率100K,IC最大占空比是78%,使用LCD雌復位
問變壓器的Bm是多少,
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cmg
LV.9
24
2003-08-26 17:04
@gwwater
既然CMG老大都發話了,我也出道題正激邊換器,輸入180~264AC,變壓器用ETD29,Ae=73.6mm2Np=49T,Ns=4T,Vout=5V,開關頻率100K,IC最大占空比是78%,使用LCD雌復位問變壓器的Bm是多少,
stop! stop!
不知是叫老兄還是老弟,這不是考場啊,我寫哪個東西是為了提提興趣,然后大家來討論每一部分怎么來計算.
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ridgewang
LV.8
25
2003-08-26 17:15
@gwwater
既然CMG老大都發話了,我也出道題正激邊換器,輸入180~264AC,變壓器用ETD29,Ae=73.6mm2Np=49T,Ns=4T,Vout=5V,開關頻率100K,IC最大占空比是78%,使用LCD雌復位問變壓器的Bm是多少,
我來接招吧
根據公式兩個,忽略次級蒸餾二極管壓降.值就不代了,麻煩.
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
真的是你寫的嗎?我只記得好象看過,已經不記的是誰寫的了.用軟件矯正我不懷疑,就象方州用激光調整一樣,另外我只是用此參數來做一個例子,真是不巧,還是讓我們來探討設計問題吧.  另外我請教一點,你的基準電壓是用什么器件來產生的,如果基準達不到千分之幾,明顯調出來的電壓也達不到千分之幾,不知是否同意?
基準的精度要求不高
對取樣電阻的精度要求也不高,只要時間穩定性高即可,還有運放的偏置電流,在軟件中這些偏差都可以補償的.
其實,非特殊要求的電源,沒必要做這么高的輸出電壓精度,還有諸如穩流精度,多模塊并聯的均流度.但沒辦法啊,為了市場,只有在這方面做文章了
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tinyhe
LV.6
27
2003-08-26 17:39
@gwwater
既然CMG老大都發話了,我也出道題正激邊換器,輸入180~264AC,變壓器用ETD29,Ae=73.6mm2Np=49T,Ns=4T,Vout=5V,開關頻率100K,IC最大占空比是78%,使用LCD雌復位問變壓器的Bm是多少,
不菜兄,不要這樣啊
您還甭說,CMG兄說的,很多的電源工程師都不太清楚
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yuhh
LV.5
28
2003-08-26 17:41
@我愛電源
PID調節電源震蕩是很頭疼的問題,PID的調整很關鍵,各位朋友是如何作的?
這倒是個好題目
這倒是個好題目:比例系數p如何定?積分系數i?微分系數d如何定?pid表達式?實驗上又如何選取才是最佳的
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cmg
LV.9
29
2003-08-26 18:09
@tinyhe
基準的精度要求不高對取樣電阻的精度要求也不高,只要時間穩定性高即可,還有運放的偏置電流,在軟件中這些偏差都可以補償的.其實,非特殊要求的電源,沒必要做這么高的輸出電壓精度,還有諸如穩流精度,多模塊并聯的均流度.但沒辦法啊,為了市場,只有在這方面做文章了
請教.
其他的都容易理解,只是基準的精度要求不高,你怎么確定你的電壓是準的呢,除非你調節電源來和外面的一個基準比較.
愿聞其祥,實際上也就是把我前面的問題回答一下.
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xue007
LV.9
30
2003-08-26 20:41
@我愛電源
PID調節電源震蕩是很頭疼的問題,PID的調整很關鍵,各位朋友是如何作的?
PID調節
我做電源都用PID調節能和電流型電源相當,從不改變PID的參數只改變濾波電感和電容的大小(電容要大電感盡量小)再就是~~~~~~``關鍵的取樣回路布線~~~~~~~~~~接地
就這些了
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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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