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[PI 2021我的idea] 85V~265V通用输入,输出5V 3W 非隔离电源设计(外围器件最...

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潜力变实力|  楼主 | 2021-5-25 09:33 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 潜力变实力 于 2021-6-9 12:15 编辑

众所周知,对电源进行隔离的初衷是为了将电源的前级设备与后级设备隔离开来,即使是前级设备出了问题也不会损坏后级设备。但在工作环境良好或整个系统的地是共用的场合中使用隔离电源的意义就并不大了,此时可以就使用非隔离电源,其电路拓扑更简单,体积更小,效率极高并且具备短路保护、欠压保护等功能。接下来就介绍一下,使用PI Expert online平台设计,进行设计的一款非隔离电源。
一、设计需求
1、AC-DC芯片,220V转5V DC 3W 非隔离输出电流300mA以上;
2、AC-DC芯片封装尽可能小,外围元件数目少,减少PCB面积 ;
3、过热、过流保护,能够自恢复;
4、工作温度:-20℃~70℃;
5、通用输入。
二、设计选型
针对以上设计需求,在网上找了很多资料,然后也有很多种推荐,最后找到了PI的LNK564芯片,感觉全部满足要求。这款芯片具有最低的系统成本以及先进的安全特性令其具有优于线性变压器及RCC的出色性能。



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  • 元件数目最少的开关器件
  • 专有的IC调节技术和变压器绕制技术使得各项参数的容差非常严格,实现了Clampless™(无箝位)设计,降低了元件数目/系统成本并提高了效率
  • 迟滞热关断保护-省去了线性变压器使用的温度保险丝或在RCC设计中使用的额外元件
  • 频率抖动极大地降低了EMI – 可使用低成本的输入滤波器配置
  • 获得专利的E-Shield™变压器省去了Y电容
  • 通用输入范围可在全世界范围内使用
  • 自动重启动功能在短路及开环故障情况下可将输出功率降低85%以上
  • 简单的开/关控制,无需环路补偿
  • 高带宽提供快速的无过冲启动及出色的瞬态负载响应
完美契合需求,开始设计。
二、设计过程
1、开始设计,选择中文界面进行设计,下面有入门教程可以参考。
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2、根据在弹出的界面中,进行项目选型,左边框是芯片选择,主要针对对PI有一定了解的用户进行使用,右侧是自己输入参数,工具进行参数匹配,推荐合适的PI芯片。按下图所示对“应用类型”、“输出功率”、“输出类型”、“隔离式电源”进行设定,其余选项可以暂时不用设置,采用默认值即可。
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3、选择封装SO-8C,外壳为敞开式,非常方便配置,其他的选择默认配置即可
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4、默认参数,通用输入电压为85V~265V,继续下一个
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5、添加输出电压和电流分别为5V,600m,及其输出功率3W,我们设计的这款电源是单输出的,所以添加一路即可,再下一步。
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6、在弹出的窗口中对“默认元件集”、“起始项”,以及是否“使用屏蔽绕组”等进行设置。并勾选“使用屏蔽绕组”选项,因为对于开关电源而言功率越大产生的EMI噪声也会更大。
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7、软件提供的方案优化参考方案,可以根据需要进行配置,然后软件会在可能的方案中,提供最佳方案供参考。
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8、我们选择第一种方案,等待一段时间后,设计原理图(示意图)就完成,整个过程是全自动完成的,非常智能。
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9、整个电源设计结果,电源输入参数及其输入部分器件变量参数。
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10变压器的构造参数,比如磁芯类型,磁芯材料,骨架参考,初级绕组尺寸,类型,及其输出参数等等,用这些参数可以给工厂直接加工生产。
稳压和容差不考虑输出二极管正向导通压降以及跨LC二级滤波器压降的热漂移和元件容差。仅估计满载时的实际电压值。
请对照基准检验交叉稳压性能。

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11、整个电路板布局,每个需要注意的点,及其走线都有详细的说明和建议,让你的电源板设计更加专业。
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12、整个BOM表也能轻易的导出,材料清单也一目了然,非常方便。
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13、变压器的设计,电气原理图,绕组结构图,绕组说明,
变压器电特性原理图和绕制结构图
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绕组说明
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材料推荐,及其电特性测试规格,提醒 "虽然软件设计已考虑到安全原则,但用户有责任确保其电源设计满足产品适用的所有安全要求"。
6004060ac65eb7928f.png

14、设计输出,当我们完成设计后,在页面菜单栏“文件”下拉列表中,可以选择:保存、另存为、以及导出等选项,也可以保存,上传,下载电源设计方案,供下次修改。
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15、如果不懂,或者不明白的地方,可以在论坛寻求帮助,得到专业技术指导,也可以将自己的设计分享到论坛,体会分享知识带来的快乐。
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16、总结
通过以上的设计,我们设计出来了基于LNK456的220V转5V,3W的非隔离电源,外围器件非常少,整个电源尺寸小,成本低,可靠性好,非常满足要求。对于整个设计过程,从器件选型,到方案优化,最终的原理图,电路板布局,材料清单,变压器构造,极大的方便了设计开发人员对于电源的设计。对于提高工作效率,增加电源的稳定性,有非常好的推动作用。有了这个开发工具,对于新手而言,都能够快速掌握各种电源设计。
PI Expert软件真的非常强大性,具有简便易用、设计精准、输出信息丰富等特点,点赞。

适合人群:
1、对电路设计感兴趣的同学(含电子信息类的大学生,工程研发技术人员,电子爱好者等);
2、只会设计电路但对原理和各种电路细节感觉模糊的同学和工程师;
3、工作中需要用到电源设计相关知识的人群;
4、希望提升技术水平,获得更高薪水的工程师。

建议:
1、网页版PI设计工具,打开速度慢,是否可以加快打开速度,提升用户体验。
2、能否考虑兼容其他厂家的电源芯片。
3、希望能够有APP版的设计软件,供设计人员使用。

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扫地机器人| | 2021-5-25 12:06 | 显示全部楼层
多谢分享,学习一下

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点赞,收藏LNK系统确实不错,外围元器件超少,以后又多了一个选择

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天空之城城主| | 2021-5-25 12:11 | 显示全部楼层
学习,点赞,谢谢分享

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风里雨里| | 2021-5-25 12:13 | 显示全部楼层

学习一下,这个工具看起来不错

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潜力变实力 2021-5-25 13:41 回复TA
是的,非常好 
单片机学习者| | 2021-5-25 12:17 | 显示全部楼层
现在设计这么方便吗?真好

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jinyi7026| | 2021-5-25 13:28 | 显示全部楼层
多谢分享

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潜力变实力|  楼主 | 2021-5-25 13:40 | 显示全部楼层
扫地机器人 发表于 2021-5-25 12:06
多谢分享,学习一下

多谢支持

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潜力变实力|  楼主 | 2021-5-25 13:40 | 显示全部楼层
天空之城城主 发表于 2021-5-25 12:11
学习,点赞,谢谢分享

多谢支持,这款软件确实特别方便

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潜力变实力|  楼主 | 2021-5-25 13:41 | 显示全部楼层
单片机学习者 发表于 2021-5-25 12:17
现在设计这么方便吗?真好

赶紧去使用吧,非常好用

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电子学习35| | 2021-5-25 22:19 | 显示全部楼层
说明详细,内容详实,受益匪浅

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电子大神| | 2021-5-25 22:21 | 显示全部楼层
报告详细,赞一个。

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电路大师| | 2021-5-25 22:22 | 显示全部楼层
电源开发,PI Expert软件功能真的强大

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风的向荣| | 2021-5-25 22:28 | 显示全部楼层

不错的内容,非常详尽。

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潜力变实力|  楼主 | 2021-5-26 12:34 | 显示全部楼层
电子大神 发表于 2021-5-25 22:21
报告详细,赞一个。

多谢支持,赶紧去体验吧

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潜力变实力|  楼主 | 2021-5-27 08:28 | 显示全部楼层
电路大师 发表于 2021-5-25 22:22
电源开发,PI Expert软件功能真的强大

多谢支持,赶紧去体验吧

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musich| | 2021-5-28 14:47 | 显示全部楼层
厉害

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p8s| | 2021-6-1 16:21 | 显示全部楼层
8V还是85V啊,严肃点。

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