Современная элементная база позволяет автоматизировать этот процесс если не полностью, то хотя бы процентов на 90%. Разработчику не придется искать подходящий элемент - необходимо лишь по основным техническим данным (ток, напряжение, частота, рассеиваемая мощность) выбрать подходящий из большого перечня, не опасаясь, что в дальнейшем параметры "не догонят", или габариты элементов окажутся слишком большими. Ведущие фирмы-производители электронных компонентов в последнее время начали выпускать специальные компьютерные программы для проектирования импульсных источников питания, в которых требуется задать только мощность, входное и выходное напряжение, выбрать схемотехнику, а все необходимые расчеты будут выполнены автоматически. Конечно, великое разнообразие микросхем управления импульсными источниками питания не позволяет создать универсальную программу для проектирования, но продукты, посвященные какому-то одному типу, уже появились. Кстати, результаты расчета можно использовать и для других микросхем - большинство получаемых данных универсальны (например, расчетные параметры трансформаторов).

рис.1 Рабочее окно программы VIPer swith mode power supply

Примером такой программы служит VIPer swith mode power supply (версия 2.22, 2003 год) от STmicroelectronics. Она посвящена расчету фли-бак конверторов на основе микросхем серии VIPer производства той же фирмы. Микросхемы содержат встроенную схему управления и силовой MOSFET транзистор. А файл этой программы vipersoft.exe можно найти в разделе сайта "Полезные программы" или "скачать" с сайта производителя в вариантах Complete Version (4MB) или Light Version (2,6MB). Вопросы производителю можно задать по адресу viper.support@st.com, но едва ли производитель будет на них отвечать. При распаковке программа сама устанавливается и "прописывает" себя в главном меню. Кроме того, в папке на диске после установки появляется документация на упомянутую микросхему в формате PDF.

рис.2 Окно, появляющееся при нажатии кнопки Add input

После запуска появляется основное окно программы (рис.1), с которым, собственно, и проводятся все манипуляции. Сверху располагаются кнопки (меню) управления, под ними в желтом прямоугольнике приводятся результаты расчета основных параметров источника питания: выходная мощность, ток первичной обмотки накопительного трансформатора, КПД преобразователя. Под желтым прямоугольником - схема источника питания. Все ее элементы имеют информацию о типе, номинале. Кнопки "Input", "Transformer", "VIPer", "Out" задают соответственно входные параметры, параметры трансформатора, микросхемы управления, выходные параметры. Если в процессе работы будет неправильно выбран какой-либо параметр (например, габаритная мощность магнитопровода трансформатора окажется меньше), программа сообщит об этом - выведет надпись на красном фоне.

рис.3 Вариант набора выходной цепи преобразователя

Итак, о кнопках, располагающихся в верхней части окна, над схемой.

рис.4 Варианты снаббера

Кнпока "Аdd input" (рис.2) задает вид схемы, подключаемой ко вторичной обмотке трансформатора. Здесь задаются: выходное напряжение, максимальный выходной ток, допустимый уровень пульсаций выходного тока, параметры электролитического конденсатора (ESR). В панели "Output type" задается вид цепи стабилизации напряжения: выходной C-фильтр без дополнительной цепи стабилизации (опция "Direct"), выходной LC-фильтр без дополнительной цепи стабилизации (опция "Self"), выходной C-фильтр с дополнительной цепью стабилизации на основе стабилитрона (опция "Zener"), выходной C-фильтр с дополнительной цепью стабилизации на основе интегрального стабилизатора (опция "Vreg"). Последняя опция может включаться для стабилизаторов с разным уровнем падения напряжения ("Standard", "Semi-Low Dropout", "Low Dropout"). Ниже задается полярность выходного напряжения относительно "общего" провода - положительная или отрицательная ("Polarity"). Последняя панель - задание параметров выпрямительного диода. Можно выбрать диод как из предлагаемого перечня, так и задать свои параметры.

Важно также отметить, что можно задать до шести независимых и гальванически развязанных цепей питания с разным типом стабилизации (рис.3).

рис.5 Результат нажатия кнопки "All datas"

Кнопка "Transil clamper/RC clamper" управляет типом снабберной цепочки (RC-цепочка или цепочка на основе Transil-диода). На рис.4 слева расположена RC-цепочка, а справа - Transil-цепочка. Параметры элементов выбираются автоматически.

На рис.5 изображен результат нажатия кнопки "All datas". Здесь представлены параметры выходных частей преобразователя с данными элементов.

Кнопка "BOM" дает возможность распечатать все необходимые параметры схемы и типономиналы входящих в нее элементов по основным разделам: " Input Components", "Clamper Components", "VIPer Components", "Transformer", " Main Output Components", " Output Components".

рис.6 Результат нажатия кнопки "Waveform"

Очень интересное окно появляется при нажатии на кнопку "Waveform" (рис.6). Это своего рода окно моделирования работы преобразователя. Здесь можно посмотреть на формы напряжений и токов в различных режимах работы (в основном рассматриваются режимы максимальной и минимальной мощности, но плавное изменение мощности также предусмотрено), амплитудно-частотные и фазо-частотные характеристики цепи обратной связи (цепи стабилизации). Для примера на рис.6 показано одно окно с графиком. Вообще возможно выводить в одном окне до четырех графиков одновременно, что облегчает их анализ.

рис.7 Элементы обратной связи "Primary regulation" и "Secondary regulation"

Последняя опция в этом меню, выполненная в виде выпадающего списка, представляет собой варианты построения общей стабилизации схемы. Вариант "Primary regulation" выполняется без обратной связи в первичную цепь, а вариант "Secondary regulation" - с обратной связью. Элементом обратной связи выступает оптрон и управляемый стабилитрон типа TL431 (рис.7).

В окошке "Quick circuit datas" можно ввести имя проекта ("Project") и сохранить все типономиналы данной схемы.

рис.8 Результат нажатия кнопки "Тransformer"

Особое внимание следует обратить на кнопку "Тransformer", при нажатии которой появляется окно, показанное на рис.8. Это окошко относится к выбору параметров трансформаторов, в том числе и их конструктивных параметров. К сожалению, в программе жестко заданы типономиналы магнитопроводов импортного производства (от фирм "Siemens", "Philips", "Thomson" и других. Отечественных магнитопроводов, естественно, нет, так что придется искать аналоги по типу материала (можно воспользоваться значением индукции в панели "Core material"), габаритам, длине силовой линии. Скорее всего придется использовать кольца из МО-пермаллоя.

Программа содержит много других мелких опций, в которых читатель, если он заинтересуется данной программой, без труда сможет разобраться.