AD转换电路原理 AD转换电路图 _AD转换电路图

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在本项目中，将说明设计AD/DC转换电路设计的步骤。虽然只是基础篇，概略说明一下，但仍希望大家了解设计时，必须确认作业顺序和相关项目才行。即使拥有足以理解电路图的知识，也只有在工作时，才会记住图纸以外的工作和具体步骤。另外，基于经验的做法和判断，也是非常重要的诀窍。在设计电路上，必须结合理论、知识以及经验，以带来相辅相成协同效应的方法。
以下为标准设计步骤，但只是约略分类并依据顺序排列。
首先是决定设计规格，接着一边选择能满足该规格的IC和部件，一边进行设计。除了电路图外，还必须设计基板的线路。之后是进行试作和评估、量产得流程。另外，本流程除了设计AC/DC转换外，也能够运用在其他电源设计上。
在这里，第二个步骤为“选择IC”，但如同前述，在设计基板电源时，几乎都会设计成使用电源IC的电路，因此次一个步骤才会是“选择IC” 。
负责设计的人，其工作范围会因为公司和各种因素而不同。例如，原本认为不算设计工作范围，但可能会和出货检查的方法、调查不良品等有关。然而，这些都必须反馈至设计上，且在市场推出产品时，也须完成类似上述的相关制程。
确定要求规格
初期作业中最重要的，就是明确要求规格。这原本就是一开始最重要的步骤，如果未决定整个电路基板的规格，无可避免地，也没有办法决定电源规格，但却常听到愈接近设计期间，才手忙脚乱的开始的设计。正因为一开始未做出决定，将无法继续进行下去，必须利用暂时规格，根据推算出必要电压的负载电流，开始着手设计。在开始时必须决定的主要内容如下所述。
以输入条件为例，如果是只能在日本国内，则100VAC即可，但贩卖至国外的产品，必须具备能支持该国电压、全球电压的通用输入规格。此外，有的国家电压不稳定，因此须讨论该国容许误差的范围为多少等许多事项。部件选择也会因此而出现相当大的波动，这代表在开始时，须尽可能收集相关信息。严格说来，即使规格不清不楚，但仍必须硬着头皮着手设计。目的为期限内设计出正确的电源，设计上必须保持机动。
控制(电源)IC 的选择
决定规格后，接下来就是选出能满足该规格的电源IC 。如同前述，这里是在使用电源IC的前提下进行说明。
根据要求事项，决定适合的AC/DC方式为变压器方式，还是开关方式，降压或升压、反激式或正激方式等，并且选择电源IC 。也就是说选择电源IC决定了电源方式。基本上电源IC必须采用特殊方式，利用决定的方式选择IC 。在设计使用电源IC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，即使认为是以IC为中心进行设计也不为过。
电源IC规格不一，具备的功能也不尽相同。在选择电源IC时，关键要点为找出具备电源上必要功能的IC 。特别是保护功能，如果在装上IC后，为了增加功能还得增加更多外置部件和安装面积，且设计和评估的时间也势必增加。基于上述理由，只好承认无法利用外置部件来增加功能。如果能顺利使用电源IC，将有助于提升设计的效率。
选择时，会有“大是包含小在内？”的提问。其实关键要点在于广泛准备高耐压和支持大功率的规格。答案是“可兼顾”，但考虑效率、外置部件调整至优化，因此并不推荐。
最后，是各厂商所制作的开关电源用IC，彼此之间无法兼容。虽然构造非常相似，引脚配置位置却不同。基本上无法和更换线性稳压器78种系列产品一样随意更换，在设计过程中，于规划好基板线路后才变更部件，代表着重新设计，因此在选择IC时，必须充分加以讨论。
设计、外围部件选定
决定IC后，参考该IC的技术规格的说明或应用范例，继续进行设计。此时虽然会决定外置的电容器或电阻等的常量，但开关式AC/DC转换器上，设计变压器是非常重要的一环。
变压器设计依照以下的步骤进行。一开始先讨论变压器的尺寸。根据电源方式、开关频率、输出功率等，决定变压器的尺寸。其次，为了避免磁饱和，决定主要线圈（一次侧线圈）的L值、各线圈的匝数。完成后再进入设计构造。设计构造时，层构造必须考虑结合度，并确保沿面距离符合安全规范，以及确认是否缠绕成骨架有效绕线槽后，再决定线材的线径。如此一来即决定好变压器的规格。下方为变压器规格范例，供各位参考。
除了变压器外，选定部件和探讨设计时，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。接着开始设计，但也有不顺利的时候。此时，可以利用IC和部件厂商的支持，迅速完成设计。
试作、评估
完成图纸和部件列表、建立基板布局后，即进入试作、评估性能的阶段。试作阶段从确认基本工作开始。不过，其实经常不知道什么工作才是正确的。此时可以利用IC厂商准备的评估板。或许细部规格会和自己设计规格不同，但仍可作为比较、探讨的样本。
评估项目有测量效率等，如果有适用于AC功率计（电力计）将更便利。当然，可以利用电压表、电流表、钳形电流表等进行测量，但仍推荐使用功率计显示效率。
此外，务必使用示波器观察各点的波形。如果未仔细观察波形，是无法发现异常的波形、噪声和峰波等。这样一来，才能在看起来正常运转，但却觉得有些奇怪时找到真正的原因。
评估时，须仔细确认输出电压、负载电流、温度的余量很重要。如果设计上对于温度的余量不足，容易在量产时偏离要求的规格，或因为该批产品影响到不良率。构成电路的部件特性都不一样，因此必须要了解部件特性，并设计出能达到规格目标的产品。
量产设计、评估、出货检查
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。会为了满足无论如何都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。
以上为步骤和确认项目，希望大家在设计时，大致上都能遵循上述步骤。总之，只要审慎制定计划以及能随机应变，相信就可以顺利进行设计。
来源：ROHM
作者：ROHM
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