模塊化設計開關電源,全方位精確計算環路模塊。以反激為例,采用mathcad軟件全面精確計算環路參數,確保100%的可靠性。
要真正學好電源,必須學好數學。很多人對此不以為然,或者自己不懂就刻意貶低,其實這是有害的。 數學主要分3個方向,即數學分析,高等代數,概率論。 數學分析再進一步就是實變函數論,復變函數論,泛函分析。 高等代數再進一步就是近世代數。 概率論再進一步就是數理分析。 以上這幾門數學均是學好電源設計的理論基礎。就算暫時無法更近一步,至少要懂得這3個方向的第一步,即數學分析,高等代數,概率論。
數學分析即常說的微積分,對電源設計的理解相當有用。具體主要表現在理解電路的時域波形,尤其是求解常微分方程與偏微分方程上。有些同學自己不懂還貶低它,個人覺得相當不可取。
實變函數論在電源中較少用到,因為在開關電源設計中,絕大部分函數是黎曼可積的,即R可積的。并不需要用到勒貝格可積,即L可積。但凡事并沒有絕對,畢竟實變函數是數學分析的深化,黎曼可積必定勒貝格可積,反之則不一定。所以懂得實變函數論,可以用更高觀點的眼光來看待電源設計。積分如此,當然微分也是如此。
復變函數論廣泛應用于電源設計中。拉普拉斯變換與反變換是其最直接的體現。可以這樣說,如果沒有復變函數論,就沒有開關電源的設計。在這個帖子中,也用到了拉普拉斯變換與反變換,因為有了這個變換與反變換,環路計算才得以簡化。而在電路時域計算中,也因為有了復變函數論的復數分裂域的特征,才使得可以把復雜的高階運算化為簡單的一階線性運算,大大簡化了計算。至此,大部分同學應該相信高等數學在電源設計中的重要作用。至于認為可以用簡單的加減乘除平方開方等初等數學就能足夠設計開關電源的想法可以休了,這樣的想法是錯誤的。如果不懂高等數學就認為是無用的,認為只需要初等數學就足夠了,甚至認為高等數學是賣弄,是糊弄,只能說明是不懂裝懂,貶低別人抬高自己。
泛函分析更近一步,不是對數的分析,而是對函數的分析。在空間范圍內對函數的分析,極大的簡化了數的運算。體現在開關電源設計中的多個方面,比如傅立葉分解,使電路尤其是濾波器的計算得到了極大的簡化。也在本帖中的環路計算中得到了非常重要的應用,使電源設計的環路計算成為可能。
而高等代數主要包括線性代數,本篇文章所用的環路計算大量采用了線性代數中矩陣的計算方法。簡要說明即是將非線性電路小信號線性化,從而解決其控制的可靠性。
近世代數中的基礎概念,即群、環、域、格、模,在開關電源的設計中,幾乎都有用到。矩陣中的一般線性群、特殊線性群,即是群的例子。格在數字電路中應用很廣泛,比如布爾代數。像本帖中用矩陣運算計算環路的方法,即是屬于域的運算。用空間的概念看待開關電源,可以認為是模的應用。而在某些情況下,即在更廣泛的、更一般的矩陣運算,則是環的運算。由此可見,近世代數把開關電源提升到了一個更高的高度,使我們可以用更高的觀點觀察開關電源的本質與內涵。
概率論與電源的統計規律關系密切,比如可靠性與失效分析,可以讓設計人員在成本與可靠性之間找到最好的折中點,從而實現利潤的最大化。
數理統計處理的是大數據,在電源的批量生產方面有重要的作用。比如元器件的采購之后的監測。一般采樣抽檢一定數量的樣本空間,從而體現出整體的置信水平,這樣可以用最小的成本來保證電源批量生產的可靠性。
以最簡單的反激電路為例,計算電源的環路。揭開電源設計中環路設計的面紗:原來環路計算是如此簡單?
按照以下四部分部分講述:
一、環路是如何計算出來的——前言篇
二、主電路的小信號傳遞函數
1、功率濾波電路
2、反激電路
三、控制電路的小信號傳遞函數
B1、比例積分PI調節
B2、隔離光耦
B3、控制芯片
四、總的開環小信號傳遞函數