开关电源设计过程流程介绍
【最牛笔记】开关电源设计全过程！
【最⽜笔记】开关电源设计全过程！反激变换器设计笔记1、概述开关电源的设计是⼀份⾮常耗时费⼒的苦差事，需要不断地修正多个设计变量，直到性能达到设计⽬标为⽌。
本⽂step-by-step 介绍反激变换器的设计步骤，并以⼀个6.5W 隔离双路输出的反激变换器设计为例，主控芯⽚采⽤NCP1015。
基本的反激变换器原理图如图 1 所⽰，在需要对输⼊输出进⾏电⽓隔离的低功率（1W～60W）开关电源应⽤场合，反激变换器（Flyback Converter）是最常⽤的⼀种拓扑结构（Topology）。
简单、可靠、低成本、易于实现是反激变换器突出的优点。
2、设计步骤接下来，参考图 2 所⽰的设计步骤，⼀步⼀步设计反激变换器1.Step1：初始化系统参数------输⼊电压范围：Vinmin_AC 及Vinmax_AC------电⽹频率：fline（国内为50Hz）------输出功率：（等于各路输出功率之和）------初步估计变换器效率：η（低压输出时，η取0.7～0.75，⾼压输出时，η取0.8～0.85）根据预估效率，估算输⼊功率：对多路输出，定义KL（n）为第n 路输出功率与输出总功率的⽐值：单路输出时，KL（n）=1.2. Step2：确定输⼊电容CbulkCbulk 的取值与输⼊功率有关，通常，对于宽输⼊电压（85～265VAC），取2～3µF/W；对窄范围输⼊电压（176～265VAC），取1µF/W 即可，电容充电占空⽐Dch ⼀般取0.2 即可。
⼀般在整流后的最⼩电压Vinmin_DC 处设计反激变换器，可由Cbulk 计算Vinmin_DC：3. Step3：确定最⼤占空⽐Dmax反激变换器有两种运⾏模式：电感电流连续模式（CCM）和电感电流断续模式（DCM）。
两种模式各有优缺点，相对⽽⾔，DCM 模式具有更好的开关特性，次级整流⼆极管零电流关断，因此不存在CCM 模式的⼆极管反向恢复的问题。
开关电源设计开发流程
开关电源设计开发流程1. 需求分析
- 确定电源输入电压范围和输出电压规格
- 确定电源输出功率和效率要求
- 确定电源尺寸和工作环境要求
2. 拓扑结构选择
- 分析常见拓扑结构的优缺点
- 根据需求选择合适的拓扑结构
3. 关键器件选择
- 选择功率开关管
- 选择变压器
- 选择输出滤波电容和其他辅助器件
4. 电路设计
- 进行电路原理设计和仿真验证
- 进行PCB布局设计
5. 电源原型制作与调试
- 制作样机电路板
- 对电路进行调试和测试
- 进行功率和效率测试
6. 电磁兼容性(EMC)设计
- 分析电路的EMC问题
- 采取相应的EMC设计措施
7. 热设计
- 进行热分析和模拟
- 设计散热结构
8. 机械结构设计
- 确定外壳尺寸和材料
- 设计机械结构和组装工艺
9. 安全认证和标准符合性
- 进行安全认证测试
- 确保满足相关标准和规范
10. 试产和量产
- 制作小批量试产样品
- 进行可靠性测试和改进
- 量产和交付
这个流程概括了开关电源设计开发的主要步骤,具体细节需要根据实际产品需求进行调整和完善。
良好的设计流程有助于提高开发效率,确保产品质量和可靠性。
什么是开关电源如何设计一个开关电源电路
什么是开关电源如何设计一个开关电源电路开关电源是一种常见的电源类型，广泛应用于各种电子设备中。
本文将介绍什么是开关电源，并详细讨论如何设计一个开关电源电路，以满足具体需求。
一、什么是开关电源开关电源是一种将交流电转换为所需直流电的电源装置。
相比传统的线性电源，开关电源具有体积小、效率高、稳压性好等优点，广泛应用于电子产品、通讯设备、工业控制等领域。
开关电源主要由输入端、输出端、开关元件和控制电路组成。
其中，开关元件负责将输入电源进行开关操作，通过控制电路实现对开关元件的控制，从而调节输出电压和电流。
二、开关电源的设计设计一个开关电源电路需要考虑以下几个关键因素：输入电压范围、输出电压、输出电流、效率和稳定性。
1. 输入电压范围开关电源的输入电压范围通常是指能够正常工作的最大和最小输入电压值。
在设计开关电源时，需要根据实际应用来确定输入电压范围，并选择合适的开关元件和控制电路。
2. 输出电压输出电压是设计开关电源时需要明确的参数。
根据具体需求，可以选择固定输出电压或可调输出电压的设计。
固定输出电压电路相对简单，而可调输出电压电路则需要增加调节电路来实现输出电压的变化。
3. 输出电流输出电流是指开关电源能够提供的最大稳定输出电流。
在设计开关电源时，需要根据所驱动的负载电流来确定输出电流的要求，选取合适的开关元件和控制电路。
4. 效率开关电源的效率是指输出功率与输入功率的比值。
高效率是开关电源的一个重要优点，能够有效减少能量浪费和发热问题。
在设计开关电源时，可以通过选择高效率的开关元件、合理设计电路布局、优化控制算法等方式来提高效率。
5. 稳定性开关电源的稳定性是指输出电压在各种工作条件下的波动程度。
为保证开关电源的稳定性，设计时需要考虑使用稳压电路、滤波电路等，并合理选择元件参数和控制算法。
三、开关电源的设计步骤在具体的开关电源设计中，可以按以下步骤进行：1. 确定需求：明确输入电压范围、输出电压、输出电流等关键参数。
如何一步一步设计开关电源？开关电源设计调试步骤全过程
如何一步一步设计开关电源？开关电源设计调试步骤全过程针对开关电源很多人觉得很难，其实不然。
设计一款开关电源并不难，难就难在做精，等你真正入门了，积累一定的经验，再采用分立的结构进行设计就简单多了。
万事开头难，笔者在这就抛砖引玉，慢慢讲解如何一步一步设计开关电源。
开关电源设计的第一步就是看规格，具体的很多人都有接触过，也可以提出来供大家参考，我帮忙分析。
在这里只带大家设计一款宽范围输入的，12V2A的常规隔离开关电源。
1、首先确定功率根据具体要求来选择相应的拓扑结构；这样的一个开关电源多选择反激式(flyback)基本上可以满足要求。
在这里我会更多的选择是经验公式来计算，有需要分析的，可以拿出来再讨论。
2、选择相应的PWMIC和MOS来进行初步的电路原理图设计当我们确定用flyback拓扑进行设计以后，我们需要选择相应的PWMIC和MOS来进行初步的电路原理图设计(sch)。
无论是选择采用分立式的还是集成的都可以自己考虑。
对里面的计算我还会进行分解。
分立式：PWMIC与MOS是分开的，这种优点是功率可以自由搭配，缺点是设计和调试的周期会变长（仅从设计角度来说）；集成式：就是将PWMIC与MOS集成在一个封装里，省去设计者很多的计算和调试分步，适合于刚入门或快速开发的环境。
3、做原理图确定所选择的芯片以后，开始做原理图(sch)，在这里我选用STVIPer53DIP(集成了MOS)进行设计。
设计前最好都先看一下相应的datasheet，确认一下简单的参数。
无论是选用PI的集成，或384x或OBLD等分立的都需要参考一下datasheet。
一般datasheet里都会附有简单的电路原理图，这些原理图是我们的设计依据。
4、确定相应的参数当我们将原理图完成以后，需要确定相应的参数才能进入下一步PCBLayout。
当然不同的公司不同的流程，我们需要遵守相应的流程，养成一个良好的设计习惯，这一步可能会有初步评估，原理图确认，等等，签核完毕后就可以进行计算了。
开关电源设计流程
率较大的开关电源一般使用半桥或者全桥变换器拓扑。
2.2.设计原理图，制作PCB印制板原理图设计时应考虑整体的元件布局，使阅读者一目了然。
在PCB印制板设计的过程中要严格按照国家的安全标准进行设计，同时需要重点考虑的噪声干扰包括：EM I 干扰、功率开关管产生的高频噪声。
PCB板的设计过程中应考虑到地线、高压线的电流密度，功率开关管的高频线与其它走线之间的距离，一般不小于3mm，元件的PCB封装与实际生产元件封装一致，以便于生产。
元件的放置符合美观、实用的标准；元件与元件之间应紧凑，以提高开关电源的功率密度，降低生产成本（特殊元件除外）。
2.3.变压器的设计变压器是整个开关电源的核心器件，所以变压器的设计及验证是非常重要的环节。
2.3.1.磁芯和骨架的选择当我们的电路拓扑选定后，就要确定电路的工作频率和变压器磁芯的尺寸大小，确保在变压器体积最小的情况先获得最大的输出功率。
首先我们确定需要的引脚数，变压器的输出、输入，辅助绕组的引脚来确定骨架的引脚数，输出有单路和多路，变压器一般采用夹绕的方法以增加线圈的耦合度。
其次选择磁芯材料是主要参考材料铁损（单位一般为毫瓦/立方厘米）随频率和峰值磁通密度变化的曲线。
大多数变压器的磁芯的材料为铁氧体，因为它有很高的电阻率，所以铁氧体的涡流损耗很低。
2.3.2.根据变压器计算公式计算变压器的初级线圈匝数变压器初级匝数计算公式：N P =Vin（min）×Ton（max）/（ΔB×Ae）NP：变压器初级线圈的匝数。
Vin（min）：输入直流电压的最小值（V）。
Ton（max）：功率开关管导通时间的最大值（S）。
Ae：磁芯面积（m22）。
ΔB：由磁芯本身材料决定。
一般取1600G，因为当震荡频率大于50KHz的时候，高损耗材料会产生过量的磁芯损耗，这就使可选择的Bmax值变小，因此经过对比选择增量ΔB的值为1600G(1G=10-4-4T)。
其中T on （max ）=（1/振荡频率）×D （D 为最大占空比，最大时一般取0.45）。
开关电源设计步骤
开关电源设计步骤
1.需求分析（100字）
在设计开关电源之前，首先需要明确设计的目标和需求。
这包括输出电压、输出电流、输入电压范围、效率要求、输出电流稳定性等。
根据不同的需求，确定开关电源的拓扑和参数。
2.电路设计（300字）
在进行电路设计之前，需要选择开关电源的拓扑结构。
常见的拓扑结构有Buck、Boost、Buck-Boost、Sepic等。
根据需求和所选拓扑结构，设计主要电路模块包括开关管、滤波电感、修正电容、输出滤波电容等。
3.电路实现（300字）
根据电路设计确定的电路参数，在电路板上布线，连接各个器件和元件。
布线时需考虑到电路的稳定性和抗干扰能力。
注意分离高压和低压区域，减少互相干扰。
4.性能评估（200字）
完成电路实现后，需要进行性能评估，检验设计是否满足预期需求。
主要评估指标包括输出电压稳定性、负载调整能力、效率、开关频率、静态功耗、温度等。
通过测试数据和实际情况进行比较，查找问题和优化空间。
5.优化（200字）
根据性能评估的结果和问题分析，进行电路的优化。
优化可以包括改进布线、更换元器件、调整控制策略等。
目的是提高电路的性能，使其更加稳定、高效和可靠。
总结：
开关电源设计步骤包括需求分析、电路设计、电路实现、性能评估和优化。
通过明确需求，选择合适的拓扑结构，并根据电路设计参数进行电路实现，然后进行性能评估和优化。
这些步骤相互关联，需要不断地调整和优化，以得到满足需求的高性能开关电源设计。
开关电源设计的步骤
开关电源设计步骤步骤1 确定开关电源的基本参数①交流输入电压最小值umin②交流输入电压最大值umax③电网频率Fl 开关频率f④输出电压VO(V):已知⑤输出功率PO(W):已知⑥电源效率η:一般取80%⑦损耗分配系数Z:Z表示次级损耗与总损耗的比值,Z=0表示全部损耗发生在初级,Z=1表示发生在次级.一般取Z=0.5步骤2 根据输出要求,选择反馈电路的类型以及反馈电压VFB步骤3 根据u,PO值确定输入滤波电容CIN、直流输入电压最小值VImin①令整流桥的响应时间tc=3ms②根据u,查处CIN值③得到Vimin确定CIN,VImin值u(V) PO(W) 比例系数(μF/W) CIN(μF) VImin(V)固定输入:100/115 已知2~3 (2~3)×PO ≥90通用输入:85~265 已知2~3 (2~3)×PO ≥90固定输入:230±35 已知1 PO ≥240步骤4 根据u,确定VOR、VB①根据u由表查出VOR、VB值②由VB值来选择TVSu(V) 初级感应电压VOR(V) 钳位二极管反向击穿电压VB(V)固定输入:100/115 60 90通用输入:85~265 135 200固定输入:230±35 135 200步骤5 根据Vimin和VOR来确定最大占空比Dmax①设定MOSFET的导通电压VDS(ON)②应在u=umin时确定Dmax值,Dmax随u升高而减小步骤6 确定初级纹波电流IR与初级峰值电流IP的比值KRP,KRP=IR/IPu(V) KRP最小值(连续模式) 最大值(不连续模式)固定输入:100/115 0.4 1通用输入:85~265 0.4 1固定输入:230±35 0.6 1步骤7 确定初级波形的参数①输入电流的平均值IAVG②初级峰值电流IP③初级脉动电流IR④初级有效值电流IRMS步骤8 根据电子数据表和所需IP值选择TOPSwitch芯片①考虑电流热效应会使25℃下定义的极限电流降低10%,所选芯片的极限电流最小值ILIMIT(min)应满足:0.9 ILIMIT(min)≥IP步骤9和10 计算芯片结温Tj①按下式结算:Tj＝[I2RMS×RDS(ON)+1/2×CXT×(VImax+VOR) 2 f ]×Rθ+25℃式中CXT是漏极电路结点的等效电容,即高频变压器初级绕组分布电容②如果Tj>100℃,应选功率较大的芯片步骤11 验算IP IP=0.9ILIMIT(min)①输入新的KRP且从最小值开始迭代,直到KRP=1②检查IP值是否符合要求③迭代KRP=1或IP=0.9ILIMIT(min)步骤12 计算高频变压器初级电感量LP,LP单位为μH步骤13 选择变压器所使用的磁芯和骨架,查出以下参数:①磁芯有效横截面积Sj(cm2),即有效磁通面积.②磁芯的有效磁路长度l(cm)③磁芯在不留间隙时与匝数相关的等效电感AL(μH/匝2)④骨架宽带b(mm)步骤14 为初级层数d和次级绕组匝数Ns赋值①开始时取d＝2(在整个迭代中使1≤d≤2)②取Ns=1(100V/115V交流输入),或Ns=0.6(220V或宽范围交流输入)③Ns=0.6×(VO+VF1)④在使用公式计算时可能需要迭代步骤15 计算初级绕组匝数Np和反馈绕组匝数NF①设定输出整流管正向压降VF1②设定反馈电路整流管正向压降VF2③计算NP④计算NF步骤16~步骤22 设定最大磁通密度BM、初级绕组电流密度J、磁芯的气隙宽度δ,进行迭代.①设置安全边距M,在230V交流输入或宽范围输入时M=3mm,在110V/115V交流输入时M=1.5mm.使用三重绝缘线时M=0②最大磁通密度BM=0.2~0.3T若BM>0.3T,需增加磁芯的横截面积或增加初级匝数NP,使BM在0.2~0.3T范围之内.如BM<0.2T,就应选择尺寸较小的磁芯或减小NP值.③磁芯气隙宽度δ≥0.051mmδ＝40πSJ(NP2/1000LP-1/1000AL)要求δ≥0.051mm,若小于此值,需增大磁芯尺寸或增加NP值.④初级绕组的电流密度J=(4~10)A/mm2若J>10A/mm2,应选较粗的导线并配以较大尺寸的磁芯和骨架,使J<10A/mm2.若J<4A/mm2,宜选较细的导线和较小的磁芯骨架,使J>4A/mm2;也可适当增加NP的匝数.⑤确定初级绕组最小直径(裸线)DPm(mm)⑥确定初级绕组最大外径(带绝缘层)DPM(mm)⑦根据初级层数d、骨架宽带b和安全边距M计算有效骨架宽带be(mm)be=d(b-2M)然后计算初级导线外径(带绝缘层)DPM:DPM＝be/NP步骤23 确定次级参数ISP、ISRMS、IRI、DSM、DSm①次级峰值电流ISP(A)ISP=IP×(NP/NS)②次级有效值电流ISRMS(A)③输出滤波电容上的纹波电流IRI(A)⑤次级导线最小直径(裸线)DSm(mm)⑥次级导线最大外径(带绝缘层)DSM(mm)步骤24 确定V(BR)S、V(BR)FB①次级整流管最大反向峰值电压V(BR)SV(BR)S＝VO+VImax×NS/NP②反馈级整流管最大反向峰值电压V(BR)FBV(BR)FB＝VFB+ VImax×NF/NP步骤25 选择钳位二极管和阻塞二极管步骤26 选择输出整流管步骤27 利用步骤23得到的IRI,选择输出滤波电容COUT①滤波电容COUT在105℃、100KHZ时的纹波电流应≥IRI②要选择等效串连电阻r0很低的电解电容③为减少大电流输出时的纹波电流IRI,可将几只滤波电容并联使用,以降低电容的r0值和等效电感L0④COUT的容量与最大输出电流IOM有关步骤28~29 当输出端的纹波电压超过规定值时,应再增加一级LC滤波器①滤波电感L=2.2~4.7μH.当IOM<1A时可采用非晶合金磁性材料制成的磁珠;大电流时应选用磁环绕制成的扼流圈.②为减小L上的压降,宜选较大的滤波电感或增大线径.通常L=3.3μH③滤波电容C取120μF /35V,要求r0很小步骤30 选择反馈电路中的整流管步骤31 选择反馈滤波电容反馈滤波电容应取0.1μF /50V陶瓷电容器步骤32 选择控制端电容及串连电阻控制端电容一般取47μF /10V,采用普通电解电容即可.与之相串连的电阻可选6.2Ω、1/4W,在不连续模式下可省掉此电阻.步骤33选定反馈电路步骤34选择输入整流桥①整流桥的反向击穿电压VBR≥1.25√2 umax③设输入有效值电流为IRMS,整流桥额定有效值电流为IBR,使IBR≥2IRMS.计算IRMS公式如下:cosθ为开关电源功率因数,一般为0.5~0.7,可取cosθ＝0.5步骤35 设计完毕在所有的相关参数中,只有3个参数需要在设计过程中进行检查并核对是否在允许的范围之内.它们是最大磁通密度BM(要求BM=0.2T~0.3T)、磁芯的气隙宽度δ(要求δ≥0.051mm)、初级电流密度J(规定J=4~10A/mm2).这3个参数在设计的每一步都要检查,确保其在允许的范围之内.开关电源变压器的设计方法及流程我们以输出功率为5瓦以下的开关电源为例，讲解一下开关电源变压器的设计。
开关电源设计全过程资料
开关电源设计全过程1 目的希望以簡短的篇幅,將公司目前設計的流程做介紹,若有介紹不當之處,請不吝指教.2 設計步驟:2.1 繪線路圖、PCB Layout.2.2 變壓器計算.2.3 零件選用.2.4 設計驗證.3 設計流程介紹(以DA-14B33為例):3.1 線路圖、PCB Layout請參考資識庫中說明.3.2 變壓器計算:變壓器是整個電源供應器的重要核心,所以變壓器的計算及驗証是很重要的,以下即就DA-14B33變壓器做介紹. 3.2.1 決定變壓器的材質及尺寸:依據變壓器計算公式B(max) = 鐵心飽合的磁通密度(Gauss)⌝Lp = 一次側電感值(uH)⌝⌝ Ip = 一次側峰值電流(A)Np = 一次側(主線圈)圈數⌝Ae = 鐵心截面積(cm2)⌝B(max)⌝依鐵心的材質及本身的溫度來決定,以TDK Ferrite Core PC40為例,100℃時的B(max)為3900 Gauss,設計時應考慮零件誤差,所以一般取3000~3500 Gauss之間,若所設計的power為Adapter(有外殼)則應取3000 Gauss左右,以避免鐵心因高溫而飽合,一般而言鐵心的尺寸越大,Ae越高,所以可以做較大瓦數的Power.3.2.2 決定一次側濾波電容:濾波電容的決定,可以決定電容器上的Vin(min),濾波電容越大,Vin(win)越高,可以做較大瓦數的Power,但相對價格亦較高.3.2.3 決定變壓器線徑及線數:當變壓器決定後,變壓器的Bobbin即可決定,依據Bobbin的槽寬,可決定變壓器的線徑及線數,亦可計算出線徑的電流密度,電流密度一般以6A/mm2為參考,電流密度對變壓器的設計而言,只能當做參考值,最終應以溫昇記錄為準.3.2.4 決定Duty cycle (工作週期):由以下公式可決定Duty cycle ,Duty cycle的設計一般以50%為基準,Duty cycle若超過50%易導致振盪的發生. NS = 二次側圈數⌝NP =⌝一次側圈數Vo = 輸出電壓⌝VD= 二極體順向電壓⌝Vin(min) = 濾波電容上的谷點電壓⌝D =⌝工作週期(Duty cycle)3.2.5 決定Ip值:Ip = 一次側峰值電流⌝Iav = 一次側平均電流⌝Pout = 輸出瓦數⌝效率⌝PWM震盪頻率⌝3.2.6 決定輔助電源的圈數:依據變壓器的圈比關係,可決定輔助電源的圈數及電壓.3.2.7 決定MOSFET及二次側二極體的Stress(應力):依據變壓器的圈比關係,可以初步計算出變壓器的應力(Stress)是否符合選用零件的規格,計算時以輸入電壓264V(電容器上為380V)為基準.若輸出電壓為5V以下,且必須使用TL431而非TL432時,須考慮多一組繞組提供Photo coupler及TL431使用.3.2.9 將所得資料代入公式中,如此可得出B(max),若B(max)值太高或太低則參數必須重新調整.3.2.10 DA-14B33變壓器計算:輸出瓦數13.2W(3.3V/4A),Core = EI-28,可繞面積(槽寬)=10mm,Margin Tape =" 2.8mm(每邊),剩餘可繞面積=4.4mm.假設fT = 45 KHz ,Vin(min)=90V," =0.7,P.F.=0.5(cosθ),Lp=1600 Uh計算式:"變壓器材質及尺寸:λ"由以上假設可知材質為PC-40,尺寸=EI-28,Ae=0.86cm2,可繞面積(槽寬)=10mm,因Margin Tape使用2.8mm,所以剩餘可繞面積為4.4mm.假設濾波電容使用47uF/400V,Vin(min)暫定90V."λ決定變壓器的線徑及線數:假設NP使用0.32ψ的線"電流密度=可繞圈數="假設Secondary使用0.35ψ的線電流密度=假設使用4P,則"電流密度=可繞圈數=決定Dutyλ cycle:假設Np=44T,Ns=2T,VD=0.5(使用schottky Diode)"決定Ip值:λλ決定輔助電源的圈數:假設輔助電源=12VNA1=6.3圈假設使用0.23ψ的線可繞圈數=若NA1=6Tx2P,則輔助電源=11.4V決定MOSFET及二次側二極體的Stress(應力):λMOSFET(Q1) =最高輸入電壓(380V)+ ==463.6VDiode(D5)=輸出電壓(Vo)+ x最高輸入電壓(380V)==20.57VDiode(D4)== =41.4V其它:λ因為輸出為3.3V,而TL431的Vref值為2.5V,若再加上photo coupler上的壓降約1.2V,將使得輸出電壓無法推動Photo coupler及TL431,所以必須另外增加一組線圈提供迴授路徑所需的電壓.假設NA2 = 4T使用0.35ψ線,則可繞圈數= ,所以可將NA2定為4Tx2Pλ變壓器的接線圖:λ3.3 零件選用:零件位置(標註)請參考線路圖: (DA-14B33 Schematic)由變壓器計算得到Iin值,以此Iin值(0.42A)可知使用公司共用料2A/250V,設計時亦須考慮Pin(max)時的Iin是否會超過保險絲的額定值.3.3.2 TR1(熱敏電阻):電源啟動的瞬間,由於C1(一次側濾波電容)短路,導致Iin電流很大,雖然時間很短暫,但亦可能對Power產生傷害,所以必須在濾波電容之前加裝一個熱敏電阻,以限制開機瞬間Iin在Spec之內(115V/30A,230V/60A),但因熱敏電阻亦會消耗功率,所以不可放太大的阻值(否則會影響效率),一般使用SCK053(3A/5Ω),若C1電容使用較大的值,則必須考慮將熱敏電阻的阻值變大(一般使用在大瓦數的Power上).3.3.3 VDR1(突波吸收器):當雷極發生時,可能會損壞零件,進而影響Power的正常動作,所以必須在靠AC輸入端(Fuse之後),加上突波吸收器來保護Power(一般常用07D471K),但若有價格上的考量,可先忽略不裝.3.3.4 CY1,CY2(Y-Cap):Y-Cap一般可分為Y1及Y2電容,若AC Input有FG(3 Pin)一般使用Y2- Cap , AC Input若為2Pin(只有L,N)一般使用Y1-Cap,Y1與Y2的差異,除了價格外(Y1較昂貴),絕緣等級及耐壓亦不同(Y1稱為雙重絕緣,絕緣耐壓約為Y2的兩倍,且在電容的本體上會有“回”符號或註明Y1),此電路因為有FG所以使用Y2-Cap,Y-Cap會影響EMI 特性,一般而言越大越好,但須考慮漏電及價格問題,漏電(Leakage Current )必須符合安規須求(3Pin公司標準為750uA max).3.3.5 CX1(X-Cap)、RX1:X-Cap為防制EMI零件,EMI可分為Conduction及Radiation兩部分,Conduction規範一般可分為: FCC Part 15J Class B 、CISPR 22(EN55022) Class B 兩種, FCC測試頻率在450K~30MHz,CISPR 22測試頻率在150K~30MHz, Conduction可在廠內以頻譜分析儀驗證,Radiation 則必須到實驗室驗證,X-Cap 一般對低頻段(150K ~ 數M之間)的EMI防制有效,一般而言X-Cap愈大,EMI防制效果愈好(但價格愈高),若X-Cap在0.22uf 以上(包含0.22uf),安規規定必須要有洩放電阻(RX1,一般為1.2MΩ 1/4W).3.3.6 LF1(Common Choke):EMI防制零件,主要影響Conduction 的中、低頻段,設計時必須同時考慮EMI特性及溫昇,以同樣尺寸的Common Choke而言,線圈數愈多(相對的線徑愈細),EMI防制效果愈好,但溫昇可能較高.3.3.7 BD1(整流二極體):將AC電源以全波整流的方式轉換為DC,由變壓器所計算出的Iin值,可知只要使用1A/600V的整流二極體,因為是全波整流所以耐壓只要600V即可.3.3.8 C1(濾波電容):由C1的大小(電容值)可決定變壓器計算中的Vin(min)值,電容量愈大,Vin(min)愈高但價格亦愈高,此部分可在電路中實際驗證Vin(min)是否正確,若AC Input 範圍在90V~132V (Vc1 電壓最高約190V),可使用耐壓200V的電容;若AC Input 範圍在90V~264V(或180V~264V),因Vc1電壓最高約380V,所以必須使用耐壓400V的電容.Re:开关电方设计过祘3.3.9 D2(輔助電源二極體):整流二極體,一般常用FR105(1A/600V)或BYT42M(1A/1000V),兩者主要差異:1. 耐壓不同(在此處使用差異無所謂)2. VF不同(FR105=1.2V,BYT42M=1.4V)3.3.10 R10(輔助電源電阻):主要用於調整PWM IC的VCC電壓,以目前使用的3843而言,設計時VCC必須大於8.4V(Min. Load時),但為考慮輸出短路的情況,VCC電壓不可設計的太高,以免當輸出短路時不保護(或輸入瓦數過大).3.3.11 C7(濾波電容):輔助電源的濾波電容,提供PWM IC較穩定的直流電壓,一般使用100uf/25V電容.3.3.12 Z1(Zener 二極體):當回授失效時的保護電路,回授失效時輸出電壓衝高,輔助電源電壓相對提高,此時若沒有保護電路,可能會造成零件損壞,若在3843 VCC與3843 Pin3腳之間加一個Zener Diode,當回授失效時Zener Diode會崩潰,使得Pin3腳提前到達1V,以此可限制輸出電壓,達到保護零件的目的.Z1值的大小取決於輔助電源的高低,Z1的決定亦須考慮是否超過Q1的VGS耐壓值,原則上使用公司的現有料(一般使用1/2W即可).3.3.13 R2(啟動電阻):提供3843第一次啟動的路徑,第一次啟動時透過R2對C7充電,以提供3843 VCC所需的電壓,R2阻值較大時,turn on的時間較長,但短路時Pin瓦數較小,R2阻值較小時,turn on的時間較短,短路時Pin瓦數較大,一般使用220KΩ/2W M.O..3.3.14 R4 (Line Compensation):高、低壓補償用,使3843 Pin3腳在90V/47Hz及264V/63Hz接近一致(一般使用750KΩ~1.5MΩ 1/4W之間).3.3.15 R3,C6,D1 (Snubber):此三個零件組成Snubber,調整Snubber的目的:1.當Q1 off瞬間會有Spike產生,調整Snubber可以確保Spike 不會超過Q1的耐壓值,2.調整Snubber可改善EMI.一般而言,D1使用1N4007(1A/1000V)EMI特性會較好.R3使用2W M.O.電阻,C6的耐壓值以兩端實際壓差為準(一般使用耐壓500V的陶質電容).3.3.16 Q1(N-MOS):目前常使用的為3A/600V及6A/600V兩種,6A/600V的RDS(ON)較3A/600V小,所以溫昇會較低,若IDS電流未超過3A,應該先以3A/600V為考量,並以溫昇記錄來驗證,因為6A/600V的價格高於3A/600V許多,Q1的使用亦需考慮VDS是否超過額定值.3.3.17 R8:R8的作用在保護Q1,避免Q1呈現浮接狀態.3.3.18 R7(Rs電阻):3843 Pin3腳電壓最高為1V,R7的大小須與R4配合,以達到高低壓平衡的目的,一般使用2W M.O.電阻,設計時先決定R7後再加上R4補償,一般將3843 Pin3腳電壓設計在0.85V~0.95V之間(視瓦數而定,若瓦數較小則不能太接近1V,以免因零件誤差而頂到1V).3.3.19 R5,C3(RC filter):濾除3843 Pin3腳的雜訊,R5一般使用1KΩ 1/8W,C3一般使用102P/50V的陶質電容,C3若使用電容值較小者,重載可能不開機(因為3843 Pin3瞬間頂到1V);若使用電容值較大者,也許會有輕載不開機及短路Pin過大的問題.3.3.20 R9(Q1 Gate電阻):R9電阻的大小,會影響到EMI及溫昇特性,一般而言阻值大,Q1 turn on / turn off的速度較慢,EMI特性較好,但Q1的溫昇較高、效率較低(主要是因為turn off速度較慢);若阻值較小, Q1 turn on / turn off的速度較快,Q1溫昇較低、效率較高,但EMI較差,一般使用51Ω-150Ω 1/8W.3.3.21 R6,C4(控制振盪頻率):決定3843的工作頻率,可由Data Sheet得到R、C組成的工作頻率,C4一般為10nf的電容(誤差為5%),R6使用精密電阻,以DA-14B33為例,C4使用103P/50V PE電容,R6為3.74KΩ 1/8W精密電阻,振盪頻率約為45 KHz.3.3.22 C5:功能類似RC filter,主要功用在於使高壓輕載較不易振盪,一般使用101P/50V陶質電容.3.3.23 U1(PWM IC):3843是PWM IC的一種,由Photo Coupler (U2)回授信號控制Duty Cycle的大小,Pin3腳具有限流的作用(最高電壓1V),目前所用的3843中,有KA3843(SAMSUNG)及UC3843BN(S.T.)兩種,兩者腳位相同,但產生的振盪頻率略有差異,UC3843BN較KA3843快了約2KHz,fT的增加會衍生出一些問題(例如:EMI問題、短路問題),因KA3843較難買,所以新機種設計時,儘量使用UC3843BN.3.3.24 R1、R11、R12、C2(一次側迴路增益控制):3843內部有一個Error AMP(誤差放大器),R1、R11、R12、C2及Error AMP組成一個負回授電路,用來調整迴路增益的穩定度,迴路增益,調整不恰當可能會造成振盪或輸出電壓不正確,一般C2使用立式積層電容(溫度持性較好).3.3.25 U2(Photo coupler)光耦合器(Photo coupler)主要將二次側的信號轉換到一次側(以電流的方式),當二次側的TL431導通後,U2即會將二次側的電流依比例轉換到一次側,此時3843由Pin6 (output)輸出off的信號(Low)來關閉Q1,使用Photo coupler的原因,是為了符合安規需求(primacy to secondary的距離至少需5.6mm).3.3.26 R13(二次側迴路增益控制):控制流過Photo coupler的電流,R13阻值較小時,流過Photo coupler的電流較大,U2轉換電流較大,迴路增益較快(需要確認是否會造成振盪),R13阻值較大時,流過Photo coupler的電流較小,U2轉換電流較小,迴路增益較慢,雖然較不易造成振盪,但需注意輸出電壓是否正常.3.3.27 U3(TL431)、R15、R16、R18調整輸出電壓的大小, ,輸出電壓不可超過38V(因為TL431 VKA最大為36V,若再加Photo coupler的VF值,則Vo應在38V以下較安全),TL431的Vref為2.5V,R15及R16並聯的目的使輸出電壓能微調,且R15與R16並聯後的值不可太大(儘量在2KΩ以下),以免造成輸出不準.3.3.28 R14,C9(二次側迴路增益控制):控制二次側的迴路增益,一般而言將電容放大會使增益變慢;電容放小會使增益變快,電阻的特性則剛好與電容相反,電阻放大增益變快;電阻放小增益變慢,至於何謂增益調整的最佳值,則可以Dynamic load來量測,即可取得一個最佳值.3.3.29 D4(整流二極體):因為輸出電壓為 3.3V,而輸出電壓調整器(Output Voltage Regulator)使用TL431(Vref=2.5V)而非TL432(Vref=1.25V),所以必須多增加一組繞組提供Photo coupler及TL431所需的電源,因為U2及U3所需的電流不大(約10mA左右),二極體耐壓值100V即可,所以只需使用1N4148(0.15A/100V).3.3.30 C8(濾波電容):因為U2及U3所需的電流不大,所以只要使用1u/50V即可.3.3.31 D5(整流二極體):輸出整流二極體,D5的使用需考慮:a. 電流值b. 二極體的耐壓值以DA-14B33為例,輸出電流4A,使用10A的二極體(Schottky)應該可以,但經點溫昇驗証後發現D5溫度偏高,所以必須換為15A的二極體,因為10A的VF較15A的VF 值大.耐壓部分40V經驗証後符合,因此最後使用15A/40V Schottky.3.3.32 C10,R17(二次側snubber) :D5在截止的瞬間會有spike產生,若spike超過二極體(D5)的耐壓值,二極體會有被擊穿的危險,調整snubber可適當的減少spike的電壓值,除保護二極體外亦可改善EMI,R17一般使用1/2W的電阻,C10一般使用耐壓500V的陶質電容,snubber調整的過程(264V/63Hz)需注意R17,C10是否會過熱,應避免此種情況發生.3.3.33 C11,C13(濾波電容):二次側第一級濾波電容,應使用內阻較小的電容(LXZ,YXA…),電容選擇是否洽當可依以下三點來判定:a. 輸出Ripple電壓是符合規格b. 電容溫度是否超過額定值c. 電容值兩端電壓是否超過額定值3.3.34 R19(假負載):適當的使用假負載可使線路更穩定,但假負載的阻值不可太小,否則會影響效率,使用時亦須注意是否超過電阻的額定值(一般設計只使用額定瓦數的一半).3.3.35 L3,C12(LC濾波電路):LC濾波電路為第二級濾波,在不影響線路穩定的情況下,一般會將L3 放大(電感量較大),如此C12可使用較小的電容值.4 設計驗証:(可分為三部分)a. 設計階段驗証b. 樣品製作驗証c. QE驗証4.1 設計階段驗証設計實驗階段應該養成記錄的習慣,記錄可以驗証實驗結果是否與電氣規格相符,以下即就DA-14B33設計階段驗証做說明(驗証項目視規格而定).4.1.1 電氣規格驗証:4.1.1.1 3843 PIN3腳電壓(full load 4A) :90V/47Hz = 0.83V115V/60Hz = 0.83V132V/60Hz = 0.83V180V/60Hz = 0.86V230V/60Hz = 0.88V264V/63Hz = 0.91V4.1.1.2 Duty Cycle , fT:4.1.1.3 Vin(min) = 100V (90V / 47Hz full load)4.1.1.4 Stress (264V / 63Hz full load) :Q1 MOSFET:4.1.1.5 輔助電源(開機,滿載)、短路Pin max.:4.1.1.6 Static (full load)Pin(w) Iin(A) Iout(A) Vout(V) P.F. Ripple(mV) Pout(w) eff90V/47Hz 18.7 0.36 4 3.30 0.57 32 13.22 70.7115V/60Hz 18.6 0..31 4 3.30 0.52 28 13.22 71.1132V/60Hz 18.6 0.28 4 3.30 0.50 29 13.22 71.1180V/60Hz 18.7 0.21 4 3.30 0.49 30 13.23 70.7230V/60Hz 18.9 0.18 4 3.30 0.46 29 13.22 69.9264V/60Hz 19.2 0.16 4 3.30 0.45 29 13.23 68.94.1.1.7 Full Range負載(0.3A-4A)(驗証是否有振盪現象)4.1.1.8 回授失效(輸出輕載)Vout = 8.3V⎢90V/47HzVout = 6.03V⎢264V/63Hz4.1.1.9 O.C.P.(過電流保護)90V/47Hz = 7.2A264V/63Hz = 8.4A4.1.1.10 Pin(max.)90V/47Hz = 24.9W264V/63Hz = 27.1W4.1.1.11 Dynamic testH=4A,t1=25ms,slew Rate = 0.8A/ms (Rise)L=0.3A,t2=25ms,slew Rate = 0.8A/ms (Full)90V/47Hz264V/63Hz4.1.1.12 HI-POT test:HI-POT test一般可分為兩種等級:輸入為3 Pin(有FG者),HI-POT test為1500Vac/1⌝ minute.Y-CAP使用Y2-CAP輸入為2 Pin(無FG者),HI-POT test為3000Vac/1⌝ minute.Y-CAP使用Y1-CAPDA-14B33屬於輸入3 PIN HI-POT test 為1500Vac/1 minute.4.1.1.13 Grounding test:輸入為3 Pin(有FG者),一般均要測接地阻(Grounding test),安規規定FG到輸出線材(輸出端)的接地電阻不能超過100MΩ(2.5mA/3 Second).4.1.1.14 溫昇記錄設計實驗定案後(暫定),需針對整體溫昇及EMI做評估,若溫昇或EMI無法符合規格,則需重新實驗.溫昇記錄請參考附件,D5原來使用BYV118(10A/40V Schottky barrier 肖特基二極管),因溫昇較高改為PBYR1540CTX(15A/40V).4.1.1.15 EMI測試:EMI測試分為二類:Conduction(傳導干擾)⌝Radiation(幅射干擾)⌝前者視規範不同而有差異(FCC : 450K - 30MHz,CISPR 22 :150K - 30MHz),前者可利用廠內的頻譜分析儀驗証;後者(範圍由30M - 300MHz,則因廠內無設備必須到實驗室驗証,Conduction,Radiation測試資料請參考附件) .4.1.1.16 機構尺寸:設計階段即應對機構尺寸驗証,驗証的項目包括: PCB尺寸、零件限高、零件禁置區、螺絲孔位置及孔徑、外殼孔寸….,若設計階段無法驗証,則必須在樣品階段驗証.4.1.2 樣品驗証:樣品製作完成後,除溫昇記錄、EMI測試外(是否需重新驗証,視情況而定),每一台樣品都應經過驗証(包括電氣及機構尺寸),此階段的電氣驗証可以以ATE(Chroma)測試來完成,ATE測試必須與電氣規格相符.4.1.3 QE驗証:QE針對工程部所提供的樣品做驗証,工程部應提供以下交件及樣品供QE驗証.。
开关电源的设计与制作.
开关电源的设计与制作.开关电源是一种具有多种功能的电源，能够将交流电转换为准直流电，具有高效、稳定、小体积、负载适应性强等特点，被广泛应用于电子产品中。
下面将介绍开关电源的设计和制作过程。
一、设计1. 选择主控芯片在选择主控芯片时，需要考虑到开关电源的需要功率，输入电压等重要因素。
一般来讲，主要考虑二极管、三极管、场效应管和MOSFET，选择的主控芯片一定要能够支持这些器件。
2. 电路板设计开关电源的电路板设计需要关注的是电源输出功率，输入电压，使用环境等因素。
在设计时，需要根据实际需要计算出各种元器件的参数，如电路板电流、输出电压、电源开关频率等。
3. 其他元器件的选择根据开关电源的功能和使用环境选择其他元器件。
例如，输入电容器和输出电容器是至关重要的，其要求是具有低ESR和低电感，同时还需要尽可能小的尺寸，以防止电容器的贡献对整个系统的影响。
其次，需要选择稳压模块、电压桥等元器件，以确保稳定输出电压。
LED和LCD显示屏、温度传感器、风扇等功能元件也是需要考虑的。
在选择元件时，最好和电路板的其他部分相匹配，以保证整个系统稳定。
二、制作1. 材料准备制作开关电源前，需要准备好所需要的工具和材料，包括主控芯片、电路板、电解电容器、熔丝、开关、散热器和电线等。
2. 版图制作根据设计的电路图，使用PCB设计软件制作电路板版本。
可以将电路板绘制在电脑上并导出到光刻模板上，也可以自行手动制作。
在电路板上安装元器件时，应该先将元器件插入到它们对应的插槽中，然后焊接。
在焊接过程中，注意电路板上的金属导线应该彼此连接，而不是被阻隔或干扰。
4. 测试和调试完成开关电源的制作后，需要进行测试和调试。
通过外界的输入电流和电压，测试输出电压是否稳定、电源工作时的电流是否适当等。
较大的游离噪声可能会影响系统功能，因此需要对系统进行精确的调整，确保电源输出稳定。
以上就是开关电源的设计和制作过程，希望可以帮助您更好的理解开关电源的实现过程。
开关电源工作原理解析及正反激电路图解
开关电源工作原理解析及正反激电路图解
本文将介绍开关电源的工作流程，开关电源正激电路、反激电路原理图及工作过程分析，希望能对您有所帮助。
开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的导通与截止，将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压，从而产生所需要的一组或多组电压。
转为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比
50HZ高很多．所以开关变压器可以做的很小，而且工作时不是很热，成本很低。
如果不将50HZ变为高频，那幺开关电源就没有意义。
开关电源的工作流程是：
电源→输入滤波器→全桥整流→直流滤波→开关管（振荡逆变）→开关变压器→输出整流与滤波。
交流电源输入经整流滤波成直流
通过高频PWM（脉冲宽度调制）信号控制开关管，将那个直流加到开关变压器初级上
开关变压器次级感应出高频电压，经整流滤波供给负载
输出部分通过一定的电路反馈给控制电路，控制PWM占空比，以达到稳定输出的目的
交流电源输入时一般要经过厄流圈一类的东西，过滤掉电网上的干扰，同时也过滤掉电源对电网的干扰；
在功率相同时，开关频率越高，开关变压器的体积就越小，但对开关管的要求就越高；
开关变压器的次级可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头，以得到需要的输出；。
开关电源设计全过程资料
开关电源设计全过程资料一、开关电源的基本原理开关电源是一种利用电子技术将交流电转换为直流电的电源装置。
其基本原理是通过对交流电进行整流、滤波、转换和稳压等处理，得到稳定的直流电输出。
二、开关电源的设计步骤1.确定电源的输入和输出要求首先确定所需电源的输入电压范围、输出电压和电流要求。
根据具体应用需求，选择合适的输入电压范围，确定输出电压和电流的设计值。
2.选择开关电源拓扑结构常见的开关电源拓扑结构有单端式、双端式、反激式、谐振式等。
根据实际需求，选择适合的拓扑结构。
3.开关电源原件的选取与设计根据拓扑结构的选择，选取合适的元件，如开关管、二极管、电感、电容等。
根据电流和功率的要求，计算电感和电容的数值。
同时，设计控制电路，包括开关频率、占空比等参数的确定。
4.稳压控制电路设计开关电源中稳压控制电路起到保持输出电压稳定的作用。
根据选择的拓扑结构和需求，设计合适的稳压控制电路，如比例积分稳压控制电路、反馈稳压控制电路等。
5.保护电路设计6.电路板设计根据电路设计完成电路板的布局设计和走线设计。
保证电路板的贴片电容、电感等元件的布局合理，走线紧凑，避免干扰和散热问题。
7.原型机制作与测试根据设计的电路板完成原型机的组装与焊接。
进行相应的测试：包括电源输出电压、电流的测量，以及各项保护功能的测试。
8.优化与调整测试后，根据测试结果进行相应的优化与调整工作，包括稳压性能的调整，保护功能的完善等。
三、常见问题及解决方案1.输出电压波动过大：可以通过增加滤波电容、提高稳压控制电路的准确度等方法来降低输出电压波动。
2.开关管损坏：可以通过增加过流保护电路、过压保护电路等来提高开关管的可靠性。
3.效率低：可以通过优化开关频率、增加反馈环路稳定电路等方法来提高开关电源的效率。
四、开关电源设计的一般流程1.确定输入输出电压和电流；2.选择拓扑结构；3.选取合适的原件并进行设计；4.设计稳压控制电路；5.设计保护电路；6.进行电路板设计；7.制作原型机并测试；8.优化与调整。
开关电源设计步骤
我们应该怎么进行开关电源的设计呢？开关电源的设计其实也没那么容易，尤其对于新入门的人员。
万事开头难，熟悉了就好了。
下面给大家详解一下开关电源设计的步骤。
步骤1 确定开关电源的基本参数①交流输入电压最小值umin②交流输入电压最大值umax③电网频率Fl 开关频率f④输出电压VO(V):已知⑤输出功率PO(W):已知⑥电源效率η:一般取80%⑦损耗分配系数Z:Z表示次级损耗与总损耗的比值,Z=0表示全部损耗发生在初级,Z=1表示发生在次级.一般取Z=0.5步骤2 根据输出要求,选择反馈电路的类型以及反馈电压VFB步骤3 根据u,PO值确定输入滤波电容CIN、直流输入电压最小值VImin①令整流桥的响应时间tc=3ms②根据u,查处CIN值③得到Vimin确定CIN,VImin值u(V) PO(W) 比例系数(μF/W) CIN(μF) VImin(V)固定输入:100/115 已知2~3 (2~3)×PO ≥90通用输入:85~265 已知2~3 (2~3)×PO ≥90固定输入:230±35 已知1 PO ≥240步骤4 根据u,确定VOR、VB①根据u由表查出VOR、VB值②由VB值来选择TVSu(V) 初级感应电压VOR(V) 钳位二极管反向击穿电压VB(V)固定输入:100/115 60 90通用输入:85~265 135 200固定输入:230±35 135 200步骤5 根据Vimin和VOR来确定最大占空比Dmax①设定MOSFET的导通电压VDS(ON)②应在u=umin时确定Dmax值,Dmax随u升高而减小步骤6 确定初级纹波电流IR与初级峰值电流IP 的比值KRP,KRP=IR/IPu(V) KRP最小值(连续模式) 最大值(不连续模式)固定输入:100/115 0.4 1通用输入:85~265 0.4 1固定输入:230±35 0.6 1步骤7 确定初级波形的参数①输入电流的平均值IAVG②初级峰值电流IP③初级脉动电流IR④初级有效值电流IRMS毕方y，如果您要查看本帖隐藏内容请回复步骤16~步骤22 设定最大磁通密度BM、初级绕组电流密度J、磁芯的气隙宽度δ,进行迭代.①设置安全边距M,在230V交流输入或宽范围输入时M=3mm,在110V/115V交流输入时M=1.5mm.使用三重绝缘线时M=0②最大磁通密度BM=0.2~0.3T若BM>0.3T,需增加磁芯的横截面积或增加初级匝数NP,使BM在0.2~0.3T范围之内.如BM<0.2T,就应选择尺寸较小的磁芯或减小NP值.③磁芯气隙宽度δ≥0.051mmδ＝40πSJ(NP2/1000LP-1/1000AL)要求δ≥0.051mm,若小于此值,需增大磁芯尺寸或增加NP值.④初级绕组的电流密度J=(4~10)A/mm2若J>10A/mm2,应选较粗的导线并配以较大尺寸的磁芯和骨架,使J<10A/mm2.若J<4A/mm2,宜选较细的导线和较小的磁芯骨架,使J>4A/mm2;也可适当增加NP的匝数.⑤确定初级绕组最小直径(裸线)DPm(mm)⑥确定初级绕组最大外径(带绝缘层)DPM(mm)⑦根据初级层数d、骨架宽带b和安全边距M计算有效骨架宽带be(mm) be=d(b-2M)然后计算初级导线外径(带绝缘层)DPM:DPM＝be/NP步骤23 确定次级参数ISP、ISRMS、IRI、DSM、DSm①次级峰值电流ISP(A) ISP=IP×(NP/NS)②次级有效值电流ISRMS(A)③输出滤波电容上的纹波电流IRI(A)⑤次级导线最小直径(裸线)DSm(mm)⑥次级导线最大外径(带绝缘层)DSM(mm)步骤24 确定V(BR)S、V(BR)FB①次级整流管最大反向峰值电压V(BR)S V(BR)S＝VO+VImax×NS/NP②反馈级整流管最大反向峰值电压V(BR)FBV(BR)FB＝VFB+ VImax×NF/NP步骤25 选择钳位二极管和阻塞二极管步骤26 选择输出整流管步骤27 利用步骤23得到的IRI,选择输出滤波电容COUT①滤波电容COUT在105℃、100KHZ时的纹波电流应≥IRI②要选择等效串连电阻r0很低的电解电容③为减少大电流输出时的纹波电流IRI,可将几只滤波电容并联使用,以降低电容的r0值和等效电感L0④ COUT的容量与最大输出电流IOM有关步骤28~29 当输出端的纹波电压超过规定值时,应再增加一级LC滤波器①滤波电感L=2.2~4.7μH.当IOM<1A时可采用非晶合金磁性材料制成的磁珠;大电流时应选用磁环绕制成的扼流圈.②为减小L上的压降,宜选较大的滤波电感或增大线径.通常L=3.3μH③滤波电容C取120μF /35V,要求r0很小步骤30 选择反馈电路中的整流管步骤31 选择反馈滤波电容反馈滤波电容应取0.1μF /50V陶瓷电容器步骤32 选择控制端电容及串连电阻控制端电容一般取47μF /10V,采用普通电解电容即可.与之相串连的电阻可选6.2Ω、1/4W,在不连续模式下可省掉此电阻.步骤33选定反馈电路步骤34选择输入整流桥①整流桥的反向击穿电压VBR≥1.25√2 umax②设输入有效值电流为IRMS,整流桥额定有效值电流为IBR,使IBR≥2IRMS.计算IRMS公式如下: cosθ为开关电源功率因数,一般为0.5~0.7,可取cosθ＝0.5步骤35 设计完毕在所有的相关参数中,只有3个参数需要在设计过程中进行检查并核对是否在允许的范围之内.它们是最大磁通密度BM(要求BM=0.2T~0.3T)、磁芯的气隙宽度δ(要求δ≥0.051mm)、初级电流密度J(规定J=4~10A/mm2).这3个参数在设计的每一步都要检查,确保其在允许的范围之内.。
开关电源设计规范
开关电源设计规范开关电源的PCB设计规范在任何开关电源设计中,PCB板的物理设计都是最后一个环节,如果设计方法不当,PCB可能会辐射过多的电磁干扰,造成电源工作不稳定,以下针对各个步骤中所需注意的事项进行分析:一、从原理图到PCB的设计流程建立元件参数->输入原理网表->设计参数设置->手工布局->手工布线->验证设计->复查->CAM输出.二、参数设置相邻导线间距必须能满足电气安全要求,而且为了便于操作和生产,间距也应尽量宽些.最小间距至少要能适合承受的电压,在布线密度较低时,信号线的间距可适当地加大,对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且加大间距,一般情况下将走线间距设为8mil.焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm,这样可以避免加工时导致焊盘缺损.当与焊盘连接的走线较细时,要将焊盘与走线之间的连接设计成水滴状,这样的好处是焊盘不容易起皮,而是走线与焊盘不易断开.三、元器件布局实践证明,即使电路原理图设计正确,印制电路板设计不当,也会对电子设备的可靠性产生不利影响.例如,如果印制板两条细平行线靠得很近,则会形成信号波形的延迟,在传输线的终端形成反射噪声;由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,因此,在设计印制电路板的时候,应注意采用正确的方法.每一个开关电源都有四个电流回路:(1). 电源开关交流回路(2). 输出整流交流回路(3). 输入信号源电流回路(4). 输出负载电流回路输入回路通过一个近似直流的电流对输入电容充电,滤波电容主要起到一个宽带储能作用;类似地,输出滤波电容也用来储存来自输出整流器的高频能量,同时消除输出负载回路的直流能量.所以,输入和输出滤波电容的接线端十分重要,输入及输出电流回路应分别只从滤波电容的接线端连接到电源;如果在输入/输出回路和电源开关/整流回路之间的连接无法与电容的接线端直接相连,交流能量将由输入或输出滤波电容并辐射到环境中去.电源开关交流回路和整流器的交流回路包含高幅梯形电流,这些电流中谐波成分很高,其频率远大于开关基频,峰值幅度可高达持续输入/输出直流电流幅度的5倍,过渡时间通常约为50ns.这两个回路最容易产生电磁干扰,因此必须在电源中其它印制线布线之前先布好这些交流回路,每个回路的三种主要的元件滤波电容、电源开关或整流器、电感或变压器应彼此相邻地进行放置,调整元件位置使它们之间的电流路径尽可能短.建立开关电源布局的最好方法与其电气设计相似,最佳设计流程如下:·放置变压器·设计电源开关电流回路·设计输出整流器电流回路·连接到交流电源电路的控制电路·设计输入电流源回路和输入滤波器设计输出负载回路和输出滤波器根据电路的功能单元,对电路的全部元器件进行布局时,要符合以下原则:(1) 首先要考虑PCB尺寸大小.PCB尺寸过大时,印制线条长,阻抗增加,抗噪声能力下降,成本也增加;过小则散热不好,且邻近线条易受干扰.电路板的最佳形状矩形,长宽比为3:2或4:3,位于电路板边缘的元器件,离电路板边缘一般不小于2mm.(2) 放置器件时要考虑以后的焊接,不要太密集.(3) 以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来进行布局.元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上,尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接, 去耦电容尽量靠近器件的VCC.(4) 在高频下工作的电路,要考虑元器件之间的分布参数.一般电路应尽可能使元器件平行排列.这样,不但美观,而且装焊容易,易于批量生产.(5) 按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信号流通,并使信号尽可能保持一致的方向.(6) 布局的首要原则是保证布线的布通率,移动器件时注意飞线的连接,把有连线关系的器件放在一起.(7) 尽可能地减小环路面积,以抑制开关电源的辐射干扰.四、布线开关电源中包含有高频信号,PCB上任何印制线都可以起到天线的作用,印制线的长度和宽度会影响其阻抗和感抗,从而影响频率响应.即使是通过直流信号的印制线也会从邻近的印制线耦合到射频信号并造成电路问题(甚至再次辐射出干扰信号).因此应将所有通过交流电流的印制线设计得尽可能短而宽,这意味着必须将所有连接到印制线和连接到其他电源线的元器件放置得很近.印制线的长度与其表现出的电感量和阻抗成正比,而宽度则与印制线的电感量和阻抗成反比.长度反映出印制线响应的波长,长度越长,印制线能发送和接收电磁波的频率越低,它就能辐射出更多的射频能量.根据印制线路板电流的大小,尽量加租电源线宽度,减少环路电阻. 同时、使电源线、地线的走向和电流的方向一致,这样有助于增强抗噪声能力.接地是开关电源四个电流回路的底层支路,作为电路的公共参考点起着很重要的作用,它是控制干扰的重要方法.因此,在布局中应仔细考虑接地线的放置,将各种接地混合会造成电源工作不稳定.在地线设计中应注意以下几点:1. 正确选择单点接地通常,滤波电容公共端应是其它的接地点耦合到大电流的交流地的唯一连接点,同一级电路的接地点应尽量靠近,并且本级电路的电源滤波电容也应接在该级接地点上,主要是考虑电路各部分回流到地的电流是变化的,因实际流过的线路的阻抗会导致电路各部分地电位的变化而引入干扰.在本开关电源中,它的布线和器件间的电感影响较小,而接地电路形成的环流对干扰影响较大,因而采用一点接地,即将电源开关电流回路 (中的几个器件的地线都连到接地脚上,输出整流器电流回路的几个器件的地线也同样接到相应的滤波电容的接地脚上,这样电源工作较稳定,不易自激.做不到单点时,在共地处接两二极管或一小电阻,其实接在比较集中的一块铜箔处就可以.2. 尽量加粗接地线若接地线很细,接地电位则随电流的变化而变化,致使电子设备的定时信号电平不稳,抗噪声性能变坏,因此要确保每一个大电流的接地端采用尽量短而宽的印制线,尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,它们的关系是:地线>电源线>信号线,如有可能,接地线的宽度应大于3mm,也可用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用.进行全局布线的时候,还须遵循以下原则:(1).布线方向:从焊接面看,元件的排列方位尽可能保持与原理图相一致,布线方向最好与电路图走线方向相一致,因生产过程中通常需要在焊接面进行各种参数的检测,故这样做便于生产中的检查,调试及检修(注:指在满足电路性能及整机安装与面板布局要求的前提下).(2).设计布线图时走线尽量少拐弯,印刷弧上的线宽不要突变,导线拐角应≥90度,力求线条简单明了.(3).印刷电路中不允许有交叉电路,对于可能交叉的线条,可以用“钻”、“绕”两种办法解决.即让某引线从别的电阻、电容、三极管脚下的空隙处“钻”过去,或从可能交叉的某条引线的一端“绕”过去,在特殊情况下如何电路很复杂,为简化设计也允许用导线跨接,解决交叉电路问题.因采用单面板,直插元件位于top面,表贴器件位于bottom面,所以在布局的时候直插器件可与表贴器件交叠,但要避免焊盘重叠.3．输入地与输出地本开关电源中为低压的DC-DC,欲将输出电压反馈回变压器的初级,两边的电路应有共同的参考地,所以在对两边的地线分别铺铜之后,还要连接在一起,形成共同的地.五、检查布线设计完成后,需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则,同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求,一般检查线与线、线与元件焊盘、线与贯通孔、元件焊盘与贯通孔、贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理,是否满足生产要求. 电源线和地线的宽度是否合适,在PCB中是否还有能让地线加宽的地方.注意: 有些错误可以忽略,例如有些接插件的Outline的一部分放在了板框外,检查间距时会出错;另外每次修改过走线和过孔之后,都要重新覆铜一次.六、复查根据“PCB检查表”,内容包括设计规则,层定义、线宽、间距、焊盘、过孔设置,还要重点复查器件布局的合理性,电源、地线网络的走线,高速时钟网络的走线与屏蔽,去耦电容的摆放和连接等.七、设计输出输出光绘文件的注意事项:a. 需要输出的层有布线层(底层) 、丝印层(包括顶层丝印、底层丝印)、阻焊层(底层阻焊)、钻孔层(底层),另外还要生成钻孔文件(NC Drill)b. 设置丝印层的Layer时,不要选择Part Type,选择顶层(底层)和丝印层的Outline、Text、Linec. 在设置每层的Layer时,将Board Outline选上,设置丝印层的Layer时,不要选择Part Type,选择顶层(底层)和丝印层的Outline、Text、Line.d. 生成钻孔文件时,使用PowerPCB的缺省设置,不要作任何改动.。
开关电源设计步骤
开关电源设计步骤主要技术性能指标要求额定输入电压/频率：85∽265V 50/60Hz额定输出：DC5V/2.4A转换频率：μ=80%选用芯片型号：UC3843一、保险管参数计算F=2*P0/（μ*Vinmin*0.6）=2*(Pout+Pf)/（μ*Vinmin*0.6）=2*(Vout+Vf)*Iout/（μ*Vinmin*0.6）=2*(5+0.3)*2.4/(0.8*85*0.6)≈0.62AF=2*P0/（μ*Vinmin*0.98）(有功率因数校正措施的计算公式)（1）0.6为不带功率因数校正的功率因数估值；（2）P0为总输出功率,Pout为输出功率，Pf为输出整流二极管的消耗功率，μ为转换效率；（3）Vinmin为最小输入电压，Vout为输出电压，Vf为输出整流二极管正向压降，取0.3V，Iout为输出电流；（4）2为经验值，在实际应用中，保险管的取值范围是理论值的1.5—3倍；（5）0.98为功率因数值（PF）；二、NTC参数计算Rt=Rn*e[B(1/(T1*Tn)](1)Rt为热敏电阻在T1温度下的阻值；(2)Rn为热敏电阻在常温Tn下的标称电阻值；(3)B为材质参数（常用范围为2000K—6000K）；(4)e=2.71828，是以自然数e为底的指数；(5)T1和Tn为绝对温度下K（即开尔文温度），K=273.15+摄氏度。
三、压敏电阻参数计算一般选择标称压敏电压V1mA和通流容量两个参数。
a=1.2,b=0.85,c=0.9,Vrms=220VV1mA=1.414*a*Vrms/(b*c)=1.414*1.2*220/(0.85*0.9) ≈488.02V（1）a为电路电压波动系数，一般取值1.2，b为压敏电阻误差，一般取值0.85，c为元件老化系数，一般取值0.9；（2）Vrms为交流输入电压的有效值，V1mA为压敏电阻实际取值的近似值；（3） 1.414为交流状态下考虑的峰峰值。
开关电源生产工艺流程
开关电源生产工艺流程1.原材料获取：开关电源的主要原材料包括金属外壳、电路板、电子元器件等。
原材料的获取可以通过自主生产、采购或者合作供应商等方式获得，同时要确保原材料的质量和供应的稳定性。
2.元器件选择：在开关电源设计之前，需要选择合适的元器件来满足设计需求，如变压器、整流桥、滤波电容、稳压器等。
元器件的选择应根据质量、性能、供货周期和价格等因素进行综合考虑。
3.电路设计：电路设计是开关电源生产的关键环节，需要根据产品的功率、输入输出电压等要求，选择合适的拓扑结构和工作方式。
设计中还需要考虑过流、过压、过温等保护电路的设计。
4.电路板制作：电路板的制作通常采用印刷电路板（PCB）的方式。
首先将电路设计图转化为PCB设计图，然后通过包括铜箔刨平、图形膨胀、化学腐蚀、印刷、钻孔、镀铜等工艺，制作出电路板。
5.元件安装：通过贴片或波峰焊等方式，将元器件安装到电路板上。
贴片工艺适用于小型元器件的安装，而波峰焊适用于较大、耐热的元器件。
6.组装调试：将安装好元器件的电路板放入外壳中，并与外部连接器进行连接。
组装完成后，需要对电源进行调试，确认其工作状态正常。
7.质量检验：对组装好的开关电源进行电性能、外观质量等方面的检验。
包括输入输出电压、输出电流、开关频率、效率等的测试，并进行可靠性验证和寿命测试。
8.包装：在质量检验合格后，对开关电源产品进行包装和打包，包括塑料薄膜封装、内外箱包装等。
在包装中要注意保护和标识产品，确保产品在运输和存储过程中不受损坏。
以上就是开关电源生产工艺流程的主要环节。
在每个环节中，应严格按照工艺规程和要求进行操作，确保产品的质量和性能符合设计要求。
同时还要加强质量管理，建立并执行质量控制体系，确保产品质量稳定与可靠。
开关电源的最佳布置流程
开关电源的最佳布置流程
开关电源的最佳布置流程如下：
1.确定电源模块的规格和数量：根据系统的需求，确定所需的电源模块规格和数量，选择
合适的电源模块。
2.确定电源模块的布局：根据系统的结构和空间，确定电源模块的布局，确保电源模块的
安装和连接方便，同时要考虑到电源模块的散热和通风。
3.确定电源模块的输入和输出连接：根据系统的需求，确定电源模块的输入和输出连接方
式，选择合适的连接线缆和连接器。
4.连接电源模块：将电源模块连接到系统的主电路中，确保连接线缆的牢固和可靠。
5.调试电源模块：在电源模块上电后，检查电源模块的工作状态，并进行必要的调试和调
整，以确保电源模块的输出电压和电流符合系统的需求。
6.测试电源模块的可靠性：对电源模块进行可靠性测试，以确保电源模块在各种工作条件
下都能稳定可靠地工作。
7.优化电源模块的布局和连接：根据测试结果和实际使用情况，对电源模块的布局和连接
进行优化，以提高系统的性能和可靠性。
总之，开关电源的最佳布置流程需要考虑多个因素，包括电源模块的规格和数量、布局、输入和输出连接、连接方式、调试、可靠性和优化等。
在实际操作中，应根据具体的情况进行调整和改进，以确保系统的高效、稳定和可靠。
同时，要不断关注新技术的发展动态，及时将新技术应用到实际工作中，以提高系统的性能和可靠性。
开关电源的制作流程
开关电源的制作流程开关电源（Switch Mode Power Supply，SMPS）具有高效率、低功率、体积小、重量轻等显著优点，代表了稳压电源的发展方向，现已成为稳压电源的主流产品。
开关电源的设计与制作要求设计者具有丰富的实践经验，既要完成设计制作，又要懂得调试、测试与分析等。
本文章介绍开关电源组成及制作、调试所需的基本步骤和方法。
第一节开关电源的电路组成开关电源一般是指输入与输出隔离的电源变换器，包括AC/DC电源变换器和DC/DC电源变换器，也称为AC/DC开关电源和DC/DC开关电源。
非隔离式DC/DC变换器也属于开关电源，通常称之为开关稳压器。
1、AC/DC开关电源的组成AC/DC开关电源的典型结构如图1-1-1所示。
电源由输入电磁干扰（EMI）滤波器、输入整流/滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流/滤波电路和输出电压反馈电路组成。
图1-1-1 AC/DC开关电源的典型结构其中输入整流/滤波电路、功率变换电路、输出整流/滤波电路和PWM控制器电路是主要电路，其他为辅助电路。
有些开关电源中还有防雷击电路、输入过压/欠压保护电路、输出过压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等其他辅助电路。
2. DC/DC开关电源的组成DC/DC开关电源的组成相对AC/DC开关电源要简单一点，其典型结构如图1-1-2所示。
电源由输入滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流/滤波电路和输出电压反馈电路组成。
当然，有些DC/DC开关电源也会包含其他辅助电路。
图1-1-2 DC/DC开关电源的典型结构第二节开关电源的制作流程开关电源的设计与制作要从主电路开始，其中功率变换电路是开关电源的核心。
功率变换电路的结构也称开关电源拓扑结构，该结构有多种类型。
拓扑结构也决定了与之配套的PWM控制器和输出整流/滤波电路。
下面介绍开关电源设计与制作一般流程。
1.解定电路结构(DC/DC变换器的结构)无论是AC/DC开关电源还是DC/DC开关电源，其核心都是DC/DC变换器。
开关电源的设计步骤
【开篇】针对开关电源很多人觉得难，主要是理论与实践相结合；万事开头难，我在这里只能算抛砖引玉，慢慢讲解如何设计，有任何技术问题可以随时打断，我将尽力来进行解答。
设计一款开关电源并不难，难就难在做精；我也不是一个很精熟的工程师，只能算一个领路人。
希望大家喜欢大家一起努力!!【第一步】开关电源设计的第一步就是看规格，具体的很多人都有接触过；也可以提出来供大家参考，我帮助分析。
我只带大家设计一款宽范围输入的，12V2A 的常规隔离开关电源1. 首先确定功率，根据具体要求来选择相应的拓扑结构；这样的一个开关电源多项选择择反激式(flyback) 基本上可以满足要求备注一个，在这里我会更多的选择是经验公式来计算，有需要分析的，可以拿出来再讨论【第二步】2.当我们确定用flyback 拓扑进行设计以后，我们需要选择相应的PWM IC 和MOS 来进行初步的电路原理图设计(sch)无论是选择采用分立式的还是集成的都可以自己考虑。
对里面的计算我还会进行分解分立式：PWM IC 与MOS 是分开的，这种优点是功率可以自由搭配，缺点是设计和调试的周期会变长〔仅从设计角度来说〕集成式：就是将PWM IC 与MOS 集成在一个封装里，省去设计者很多的计算和调试分步，适合于刚入门或快速开发的环境集成式，多是指PWM controller 和power switch 集成在一起的芯片不限定于是PSR 还是SSR【第三步】3. 确定所选择的芯片以后，开始做原理图(sch)，在这里我选用ST VIPer53DIP(集成了MOS) 进行设计，原因为何(因为我们是销售这一颗芯片的)？设计之前最好都先看一下相应的datasheet，自己确认一下简单的参数无论是选用PI 的集成，或384x 或OB LD 等分立的都需要参考一下datasheet一般datasheet 里都会附有简单的电路原理图，这些原理图是我们的设计依据【第四步】4. 当我们将原理图完成以后，需要确定相应的参数才能进入下一步PCB Layout当然不同的公司不同的流程，我们需要遵守相应的流程，养成一个良好的设计习惯，这一步可能会有初步评估，原理图确认，等等，签核完毕后就可以进行计算一般有芯片厂家提供相关资料【第五步】5. 确定开关频率，选择磁芯确定变压器芯片的频率可以通过外部的RC 来设定，工作频率就等于开关频率，这个外设的功能有利于我们更好的设计开关电源，也可以采取外同步功能。
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开关电源设计过程流程介绍开关电源设计过程流程介绍1 目的希望以简短的篇幅,将公司目前设计的流程做介绍,若有介绍不当之处,请不吝指教.2 设计步骤:2.1 绘线路图、PCB Layout.2.2 变压器计算.2.3 零件选用.2.4 设计验证.3 设计流程介绍(以DA-14B33为例):3.1 线路图、PCB Layout请参考资识库中说明.3.2 变压器计算:变压器是整个电源供应器的重要核心,所以变压器的计算及验证是很重要的,以下即就DA-14B33变压器做介绍.3.2.1 决定变压器的材质及尺寸:依据变压器计算公式⌝ B(max) = 铁心饱合的磁通密度(Gauss)⌝ Lp = 一次侧电感值(uH)Ip =⌝一次侧峰值电流(A)⌝ Np = 一次侧(主线圈)圈数⌝ Ae = 铁心截面积(cm2)⌝ B(max) 依铁心的材质及本身的温度来决定,以TDK Ferrite Core PC40为例,100℃时的B(max)为3900 Gauss,设计时应考虑零件误差,所以一般取3000~3500 Gauss之间,若所设计的power为Adapter(有外壳)则应取3000 Gauss左右,以避免铁心因高温而饱合,一般而言铁心的尺寸越大,Ae越高,所以可以做较大瓦数的Power.3.2.2 决定一次侧滤波电容:滤波电容的决定,可以决定电容器上的Vin(min),滤波电容越大,Vin(win)越高,可以做较大瓦数的Power,但相对价格亦较高.3.2.3 决定变压器线径及线数:当变压器决定后,变压器的Bobbin即可决定,依据Bobbin的槽宽,可决定变压器的线径及线数,亦可计算出线径的电流密度,电流密度一般以6A/mm2为参考,电流密度对变压器的设计而言,只能当做参考值,最终应以温升记录为准.3.2.4 决定Duty cycle (工作周期):由以下公式可决定Duty cycle ,Duty cycle的设计一般以50%为基准,Duty cycle若超过50%易导致振荡的发生.⌝ NS = 二次侧圈数一次侧圈数⌝ NP =⌝ Vo = 输出电压⌝ VD= 二极管顺向电压⌝ Vin(min) = 滤波电容上的谷点电压⌝ D = 工作周期(Duty cycle)3.2.5 决定Ip值:⌝ Ip = 一次侧峰值电流⌝ Iav = 一次侧平均电流⌝ Pout = 输出瓦数⌝效率⌝ PWM震荡频率3.2.6 决定辅助电源的圈数:依据变压器的圈比关系,可决定辅助电源的圈数及电压.3.2.7 决定MOSFET及二次侧二极管的Stress(应力):依据变压器的圈比关系,可以初步计算出变压器的应力(Stress)是否符合选用零件的规格,计算时以输入电压264V(电容器上为380V)为基准.3.2.8 其它:若输出电压为5V以下,且必须使用TL431而非TL432时,须考虑多一组绕组提供Photo coupler及TL431使用.3.2.9 将所得资料代入公式中,如此可得出B(max),若B(max)值太高或太低则参数必须重新调整.3.2.10 DA-14B33变压器计算:"输出瓦数13.2W(3.3V/4A),Core = EI-28,可绕面积(槽宽)=10mm,Margin T ape = 2.8mm(每边),剩余可绕面积=4.4mm."假设fT = 45 KHz ,Vin(min)=90V, =0.7,P.F.=0.5(cosθ),Lp=1600 Uh"计算式:λ变压器材质及尺寸:"由以上假设可知材质为PC-40,尺寸=EI-28,Ae=0.86cm2,可绕面积(槽宽)=10mm,因Margin Tape使用2.8mm,所以剩余可绕面积为4.4mm."假设滤波电容使用47uF/400V,Vin(min)暂定90V.λ决定变压器的线径及线数:"假设NP使用0.32ψ的线电流密度=可绕圈数=假设Secondary使用0.35ψ的线"电流密度="假设使用4P,则电流密度=可绕圈数=cycle:λ决定Duty"假设Np=44T,Ns=2T,VD=0.5(使用schottky Diode)λ决定Ip值:决定辅助电源的圈数:λ假设辅助电源=12VNA1=6.3圈假设使用0.23ψ的线可绕圈数=若NA1=6Tx2P,则辅助电源=11.4Vλ决定MOSFET及二次侧二极管的Stress(应力):MOSFET(Q1) =最高输入电压(380V)+ ==463.6VDiode(D5)=输出电压(Vo)+ x最高输入电压(380V)==20.57VDiode(D4)== =41.4Vλ其它:因为输出为3.3V,而TL431的Vref值为2.5V,若再加上photo coupler上的压降约1.2V,将使得输出电压无法推动Photo coupler及TL431,所以必须另外增加一组线圈提供回授路径所需的电压.假设NA2 = 4T使用0.35ψ线,则可绕圈数= ,所以可将NA2定为4Tx2Pλ变压器的接线图:3.3 零件选用:零件位置(标注)请参考线路图: (DA-14B33 Schematic)3.3.1 FS1:由变压器计算得到Iin值,以此Iin值(0.42A)可知使用公司共享料2A/250V,设计时亦须考虑Pin(max)时的Iin是否会超过保险丝的额定值.3.3.2 TR1(热敏电阻):电源启动的瞬间,由于C1(一次侧滤波电容)短路,导致Iin电流很大,虽然时间很短暂,但亦可能对Power产生伤害,所以必须在滤波电容之前加装一个热敏电阻,以限制开机瞬间Iin在Spec之内(115V/30A,230V/60A),但因热敏电阻亦会消耗功率,所以不可放太大的阻值(否则会影响效率),一般使用SCK053(3A/5Ω),若C1电容使用较大的值,则必须考虑将热敏电阻的阻值变大(一般使用在大瓦数的Power上).3.3.3 VDR1(突波吸收器):当雷极发生时,可能会损坏零件,进而影响Power的正常动作,所以必须在靠AC输入端(Fuse之后),加上突波吸收器来保护Power(一般常用07D471K),但若有价格上的考虑,可先忽略不装.3.3.4 CY1,CY2(Y-Cap):Y-Cap一般可分为Y1及Y2电容,若AC Input有FG(3 Pin)一般使用Y2- Cap , AC Input若为2Pin(只有L,N)一般使用Y1-Cap,Y1与Y2的差异,除了价格外(Y1较昂贵),绝缘等级及耐压亦不同(Y1称为双重绝缘,绝缘耐压约为Y2的两倍,且在电容的本体上会有“回”符号或注明Y1),此电路因为有FG所以使用Y2-Cap,Y-Cap会影响EMI特性,一般而言越大越好,但须考虑漏电及价格问题,漏电(Leakage Current )必须符合安规须求(3Pin公司标准为750uA max).3.3.5 CX1(X-Cap)、RX1:X-Cap为防制EMI零件,EMI可分为Conduction及Radiation 两部分,Conduction规范一般可分为: FCC Part 15J Class B 、CISPR 22(EN55022) Class B 两种, FCC测试频率在450K~30MHz,CISPR 22测试频率在150K~30MHz, Conduction可在厂内以频谱分析仪验证,Radiation 则必须到实验室验证,X-Cap 一般对低频段(150K ~ 数M之间)的EMI 防制有效,一般而言X-Cap愈大,EMI防制效果愈好(但价格愈高),若X-Cap在0.22uf以上(包含0.22uf),安规规定必须要有泄放电阻(RX1,一般为1.2MΩ 1/4W).3.3.6 LF1(Common Choke):EMI防制零件,主要影响Conduction 的中、低频段,设计时必须同时考虑EMI特性及温升,以同样尺寸的Common Choke而言,线圈数愈多(相对的线径愈细),EMI防制效果愈好,但温升可能较高.3.3.7 BD1(整流二极管):将AC电源以全波整流的方式转换为DC,由变压器所计算出的Iin 值,可知只要使用1A/600V的整流二极管,因为是全波整流所以耐压只要600V即可.3.3.8 C1(滤波电容):由C1的大小(电容值)可决定变压器计算中的Vin(min)值,电容量愈大,Vin(min)愈高但价格亦愈高,此部分可在电路中实际验证Vin(min)是否正确,若AC Input 范围在90V~132V (Vc1 电压最高约190V),可使用耐压200V的电容;若AC Input 范围在90V~264V(或180V~264V),因Vc1电压最高约380V,所以必须使用耐压400V的电容.Re:开关电方设计?过祘3.3.9 D2(辅助电源二极管):整流二极管,一般常用FR105(1A/600V)或BYT42M(1A/1000V),两者主要差异:1. 耐压不同(在此处使用差异无所谓)2. VF不同(FR105=1.2V,BYT42M=1.4V)3.3.10 R10(辅助电源电阻):主要用于调整PWM IC的VCC电压,以目前使用的3843而言,设计时VCC必须大于8.4V(Min. Load时),但为考虑输出短路的情况,VCC电压不可设计的太高,以免当输出短路时不保护(或输入瓦数过大).3.3.11 C7(滤波电容):辅助电源的滤波电容,提供PWM IC较稳定的直流电压,一般使用100uf/25V电容.3.3.12 Z1(Zener 二极管):当回授失效时的保护电路,回授失效时输出电压冲高,辅助电源电压相对提高,此时若没有保护电路,可能会造成零件损坏,若在3843 VCC与3843 Pin3脚之间加一个Zener Diode,当回授失效时Zener Diode会崩溃,使得Pin3脚提前到达1V,以此可限制输出电压,达到保护零件的目的.Z1值的大小取决于辅助电源的高低,Z1的决定亦须考虑是否超过Q1的VGS耐压值,原则上使用公司的现有料(一般使用1/2W即可).3.3.13 R2(启动电阻):提供3843第一次启动的路径,第一次启动时透过R2对C7充电,以提供3843 VCC所需的电压,R2阻值较大时,turn on的时间较长,但短路时Pin瓦数较小,R2阻值较小时,turn on的时间较短,短路时Pin瓦数较大,一般使用220KΩ/2W M.O..3.3.14 R4 (Line Compensation):高、低压补偿用,使3843 Pin3脚在90V/47Hz及264V/63Hz 接近一致(一般使用750KΩ~1.5MΩ 1/4W之间).3.3.15 R3,C6,D1 (Snubber):此三个零件组成Snubber,调整Snubber的目的:1.当Q1 off 瞬间会有Spike产生,调整Snubber可以确保Spike不会超过Q1的耐压值,2.调整Snubber可改善EMI.一般而言,D1使用1N4007(1A/1000V)EMI特性会较好.R3使用2W M.O.电阻,C6的耐压值以两端实际压差为准(一般使用耐压500V的陶质电容).3.3.16 Q1(N-MOS):目前常使用的为3A/600V及6A/600V两种,6A/600V的RDS(ON)较3A/600V小,所以温升会较低,若IDS电流未超过3A,应该先以3A/600V为考虑,并以温升记录来验证,因为6A/600V的价格高于3A/600V许多,Q1的使用亦需考虑VDS 是否超过额定值.3.3.17 R8:R8的作用在保护Q1,避免Q1呈现浮接状态.3.3.18 R7(Rs电阻):3843 Pin3脚电压最高为1V,R7的大小须与R4配合,以达到高低压平衡的目的,一般使用2W M.O.电阻,设计时先决定R7后再加上R4补偿,一般将3843 Pin3脚电压设计在0.85V~0.95V 之间(视瓦数而定,若瓦数较小则不能太接近1V,以免因零件误差而顶到1V).3.3.19 R5,C3(RC filter):滤除3843 Pin3脚的噪声,R5一般使用1KΩ 1/8W,C3一般使用102P/50V的陶质电容,C3若使用电容值较小者,重载可能不开机(因为3843 Pin3瞬间顶到1V);若使用电容值较大者,也许会有轻载不开机及短路Pin过大的问题.3.3.20 R9(Q1 Gate电阻):R9电阻的大小,会影响到EMI及温升特性,一般而言阻值大,Q1 turn on / turn off的速度较慢,EMI特性较好,但Q1的温升较高、效率较低(主要是因为turn off速度较慢);若阻值较小, Q1 turn on / turn off的速度较快,Q1温升较低、效率较高,但EMI 较差,一般使用51Ω-150Ω 1/8W.3.3.21 R6,C4(控制振荡频率):决定3843的工作频率,可由Data Sheet得到R、C组成的工作频率,C4一般为10nf的电容(误差为5%),R6使用精密电阻,以DA-14B33为例,C4使用103P/50V PE电容,R6为3.74KΩ 1/8W精密电阻,振荡频率约为45 KHz.3.3.22 C5:功能类似RC filter,主要功用在于使高压轻载较不易振荡,一般使用101P/50V陶质电容.3.3.23 U1(PWM IC):3843是PWM IC的一种,由Photo Coupler (U2)回授信号控制Duty Cycle的大小,Pin3脚具有限流的作用(最高电压1V),目前所用的3843中,有KA3843(SAMSUNG)及UC3843BN(S.T.)两种,两者脚位相同,但产生的振荡频率略有差异,UC3843BN较KA3843快了约2KHz,fT的增加会衍生出一些问题(例如:EMI 问题、短路问题),因KA3843较难买,所以新机种设计时,尽量使用UC3843BN.3.3.24 R1、R11、R12、C2(一次侧回路增益控制):3843内部有一个Error AMP(误差放大器),R1、R11、R12、C2及Error AMP组成一个负回授电路,用来调整回路增益的稳定度,回路增益,调整不恰当可能会造成振荡或输出电压不正确,一般C2使用立式积层电容(温度持性较好).3.3.25 U2(Photo coupler)光耦合器(Photo coupler)主要将二次侧的信号转换到一次侧(以电流的方式),当二次侧的TL431导通后,U2即会将二次侧的电流依比例转换到一次侧,此时3843由Pin6 (output)输出off 的信号(Low)来关闭Q1,使用Photo coupler的原因,是为了符合安规需求(primacy to secondary的距离至少需5.6mm).3.3.26 R13(二次侧回路增益控制):控制流过Photo coupler的电流,R13阻值较小时,流过Photo coupler的电流较大,U2转换电流较大,回路增益较快(需要确认是否会造成振荡),R13阻值较大时,流过Photo coupler的电流较小,U2转换电流较小,回路增益较慢,虽然较不易造成振荡,但需注意输出电压是否正常.3.3.27 U3(TL431)、R15、R16、R18调整输出电压的大小, ,输出电压不可超过38V(因为TL431 VKA 最大为36V,若再加Photo coupler的VF值,则Vo应在38V以下较安全),TL431的Vref为2.5V,R15及R16并联的目的使输出电压能微调,且R15与R16并联后的值不可太大(尽量在2KΩ以下),以免造成输出不准.3.3.28 R14,C9(二次侧回路增益控制):控制二次侧的回路增益,一般而言将电容放大会使增益变慢;电容放小会使增益变快,电阻的特性则刚好与电容相反,电阻放大增益变快;电阻放小增益变慢,至于何谓增益调整的最佳值,则可以Dynamic load来量测,即可取得一个最佳值.3.3.29 D4(整流二极管):因为输出电压为 3.3V,而输出电压调整器(Output Voltage Regulator)使用TL431(Vref=2.5V)而非TL432(Vref=1.25V),所以必须多增加一组绕组提供Photo coupler及TL431所需的电源,因为U2及U3所需的电流不大(约10mA左右),二极管耐压值100V即可,所以只需使用1N4148(0.15A/100V).3.3.30 C8(滤波电容):因为U2及U3所需的电流不大,所以只要使用1u/50V即可. 3.3.31 D5(整流二极管):输出整流二极管,D5的使用需考虑:a. 电流值b. 二极管的耐压值以DA-14B33为例,输出电流4A,使用10A的二极管(Schottky)应该可以,但经点温升验证后发现D5温度偏高,所以必须换为15A的二极管,因为10A的VF较15A的VF 值大.耐压部分40V 经验证后符合,因此最后使用15A/40V Schottky.3.3.32 C10,R17(二次侧snubber) :D5在截止的瞬间会有spike产生,若spike超过二极管(D5)的耐压值,二极管会有被击穿的危险,调整snubber可适当的减少spike的电压值,除保护二极管外亦可改善EMI,R17一般使用1/2W的电阻,C10一般使用耐压500V的陶质电容,snubber调整的过程(264V/63Hz)需注意R17,C10是否会过热,应避免此种情况发生.3.3.33 C11,C13(滤波电容):二次侧第一级滤波电容,应使用内阻较小的电容(LXZ,YXA…),电容选择是否洽当可依以下三点来判定:a. 输出Ripple电压是符合规格b. 电容温度是否超过额定值c. 电容值两端电压是否超过额定值3.3.34 R19(假负载):适当的使用假负载可使线路更稳定,但假负载的阻值不可太小,否则会影响效率,使用时亦须注意是否超过电阻的额定值(一般设计只使用额定瓦数的一半).3.3.35 L3,C12(LC滤波电路):LC滤波电路为第二级滤波,在不影响线路稳定的情况下,一般会将L3 放大(电感量较大),如此C12可使用较小的电容值.4 设计验证:(可分为三部分)a. 设计阶段验证b. 样品制作验证c. QE验证4.1 设计阶段验证设计实验阶段应该养成记录的习惯,记录可以验证实验结果是否与电气规格相符,以下即就DA-14B33设计阶段验证做说明(验证项目视规格而定).4.1.1 电气规格验证:4.1.1.1 3843 PIN3脚电压(full load 4A) :90V/47Hz = 0.83V115V/60Hz = 0.83V132V/60Hz = 0.83V180V/60Hz = 0.86V230V/60Hz = 0.88V264V/63Hz = 0.91V4.1.1.2 Duty Cycle , fT:4.1.1.3 Vin(min) = 100V (90V / 47Hz full load)4.1.1.4 Stress (264V / 63Hz full load) :Q1 MOSFET:4.1.1.5 辅助电源(开机,满载)、短路Pin max.:4.1.1.6 Static (full load)Pin(w) Iin(A) Iout(A) Vout(V) P.F. Ripple(mV) Pout(w) eff 90V/47Hz 18.7 0.36 4 3.30 0.57 32 13.22 70.7115V/60Hz 18.6 0..31 4 3.30 0.52 28 13.22 71.1132V/60Hz 18.6 0.28 4 3.30 0.50 29 13.22 71.1180V/60Hz 18.7 0.21 4 3.30 0.49 30 13.23 70.7230V/60Hz 18.9 0.18 4 3.30 0.46 29 13.22 69.9264V/60Hz 19.2 0.16 4 3.30 0.45 29 13.23 68.94.1.1.7 Full Range负载(0.3A-4A)(验证是否有振荡现象)4.1.1.8 回授失效(输出轻载)Vout = 90V/47Hz ⎢8.3V264V/63Hz ⎢ Vout = 6.03V4.1.1.9 O.C.P.(过电流保护)90V/47Hz = 7.2A264V/63Hz = 8.4A4.1.1.10 Pin(max.)90V/47Hz = 24.9W264V/63Hz = 27.1W4.1.1.11 Dynamic testH=4A,t1=25ms,slew Rate = 0.8A/ms (Rise)L=0.3A,t2=25ms,slew Rate = 0.8A/ms (Full)90V/47Hz264V/63Hz4.1.1.12 HI-POT test:HI-POT test一般可分为两种等级:输入为 3 minute.Y-CAP使用Y2-CAP⌝Pin(有FG 者),HI-POT test为1500Vac/1输入为 2 Pin(无FG者),HI-POT minute.Y-CAP使用Y1-CAP⌝test为3000Vac/1DA-14B33属于输入 3 PIN HI-POT test 为1500Vac/1 minute.4.1.1.13 Grounding test:输入为3 Pin(有FG者),一般均要测接地阻(Grounding test),安规规定FG到输出线材(输出端)的接地电阻不能超过100MΩ(2.5mA/3 Second).4.1.1.14 温升记录设计实验定案后(暂定),需针对整体温升及EMI做评估,若温升或EMI无法符合规格,则需重新实验.温升记录请参考附件,D5原来使用BYV118(10A/40V Schottky barrier 肖特基二极管),因温升较高改为PBYR1540CTX(15A/40V).4.1.1.15 EMI测试:EMI测试分为二类:⌝ Conduction(传导干扰)⌝ Radiation(幅射干扰)前者视规范不同而有差异(FCC : 450K - 30MHz,CISPR 22 :150K - 30MHz),前者可利用厂内的频谱分析仪验证;后者(范围由30M - 300MHz,则因厂内无设备必须到实验室验证,Conduction,Radiation测试数据请参考附件) .4.1.1.16 机构尺寸:设计阶段即应对机构尺寸验证,验证的项目包括: PCB尺寸、零件限高、零件禁置区、螺丝孔位置及孔径、外壳孔寸….,若设计阶段无法验证,则必须在样品阶段验证.4.1.2 样品验证:样品制作完成后,除温升记录、EMI测试外(是否需重新验证,视情况而定),每一台样品都应经过验证(包括电气及机构尺寸),此阶段的电气验证可以以ATE(Chroma)测试来完成,ATE测试必须与电气规格相符.4.1.3 QE验证:QE针对工程部所提供的样品做验证,工程部应提供以下交件及样品供QE验证.来自电源网。