开关电源设计全过程
【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。
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。
开关电源设计步骤
开关电源设计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)③ Ns=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 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/。
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。
开关电源工作原理与设计
开关电源工作原理与设计1. 概述开关电源是一种将电能从一种形式转换成另一种形式的电源装置。
它通过开关器件（如晶体管、MOSFET等）来精确控制电路的通断，从而实现对电能的高效调节和转换。
本文将详细介绍开关电源的工作原理和设计。
2. 开关电源工作原理2.1 输入电路开关电源的输入电路通常包括输入滤波电路、整流电路和功率因数校正电路。
-输入滤波电路用于去除输入电源中的高频噪声和杂散信号。
- 整流电路将交流输入转换为直流信号，常见的整流方式有单相整流桥和三相整流桥。
- 功率因数校正电路主要用于改善电源对电网的功率因数，提高电能的利用率。
2.2 PFC控制电路功率因数校正（PFC）是开关电源中的一个重要环节，通过控制输入电流和输入电压之间的相位关系，提高整体效率和功率因数。
常见的PFC控制技术有边界模式控制和谐振模式控制。
2.3 DC-DC变换器DC-DC变换器是开关电源的核心部分，它将输入的直流电压转换为需要的输出电压。
常见的DC-DC变换器包括降压、升压、降压升压和反激式变换器。
2.4 控制电路开关电源中的控制电路主要负责检测输出电压和输出电流，并通过反馈回路对开关器件的导通和断开进行精确控制。
常见的控制技术有电压模式控制和电流模式控制。
3. 开关电源的设计要点3.1 选型与设计在开关电源的设计过程中，需要根据实际需求选择合适的开关器件、电容和电感等元件，并进行适当的参数计算和仿真分析，以保证整体性能和稳定性。
3.2 效率和功率因数开关电源的效率和功率因数是评估其性能的重要指标。
通过合理的拓扑结构设计、优化控制算法和合适的滤波电路，可以提高开关电源的效率和功率因数。
3.3 温度管理由于开关电源中包含许多功率器件，温度管理是开关电源设计中需要重点考虑的问题。
合理的散热设计和温度保护措施可以提高开关电源的可靠性和寿命。
3.4 EMI/EMC设计开关电源可能会产生电磁干扰和接收外部干扰，因此应进行合适的EMI/EMC设计，包括滤波、屏蔽和接地等，以满足相关标准和要求。
开关电源设计步骤
例：74W 的常用输入（90V A C ～270VAC ）的反激式变化器吗，欲设计输出为5V@10A 和12V@2A 。
设计合适的反激变压器，假定开关频率为150kHz 。
同时，尽量使用较经济的额定值为600V 的MOSFET 。
1、 确定V OR 与V Z最大输入电压时，加在变换器上的整流直流电压V VAC V MAX INMAX 38227022=⨯=⨯=MOSFET 额定电压为600V ，故在V INMAX处，必须保留至少30V 的裕量。
此种情况下，漏极电压不能超过570V 。
漏极电压为VIN +V Z ,于是有 V IN +V Z =382+V Z ≤570V Z ≤570-382=188V ，故需选择标准的180V 稳压管。
注意：若以V V OR Z 为函数画出上述钳位损耗曲线可发现，在所有情况下，4.1=V V OR Z 均为消耗曲线上明显下降点。
因此选择此值为最优比。
则有 VV V V Z ZOR 1281807.07.04.1=⨯=⨯== 2、 求原副线圈的匝数比假设5V 输出二极管正向压降为0.6V ，则匝数比为86.226.5128==+=V V VD O OR n注意到12V 输出电压通常需经后级线性调整器调整，留1V 的裕量，可得12V 输出所需匝数比为85.9)112(128=+3、 求最大占空比（理论值）V INMIN 是buck-boost 中电感和变压器设计需考虑的最恶劣的情况。
变压器最小直流整流电压为V VAC V MIN INMIN 1279022=⨯=⨯=忽略变换器输入端的电压纹波，此既为变换器电路的直流输入。
故可得最小输入电压时占空比为5.0127128128=+=+=V V VIN OR OR D (反激)、很明显此值为100%效率的理论估算值。
实际上会使用其他方法以计算更准确的D 值，最终将忽略该理论值。
然后须注意，此值为工作情况下的D MAX 。
当变换器供电电压下降时，占空比就会增大以保持调整电压。
开关电源的系统设计步骤
开关电源的系统设计步骤一、布局设计脉冲电压连线尽可能短，其中输入开关管到变压器连线，输出变压器到整流管连接线。
脉冲电流环路尽可能小如输入滤波电容正到变压器到开关管返回电容负。
输出部分变压器出端到整流管到输出电感到输出电容返回变压器电路中X电容要尽量接近开关电源输入端，输入线应避免与其他电路平行，应避开。
Y电容应放置在机壳接地端子或FG连接端。
共摸电感应与变压器保持一定距离，以避免磁偶合。
如不好处理可在共摸电感与变压器间加一屏蔽，以上几项对开关电源的EMC性能影响较大。
输出电容一般可采用两只一只靠近整流管另一只应靠近输出端子，可影响电源输出纹波指标，两只小容量电容并联效果应优于用一只大容量电容。
发热器件要和电解电容保持一定距离，以延长整机寿命，电解电容是开关电源寿命的瓶劲，如变压器、功率管、大功率电阻要和电解保持距离，电解之间也须留出散热空间，条件允许可将其放置在进风口。
控制部分要注意：高阻抗弱信号电路连线要尽量短如取样反馈环路，在处理时要尽量避免其受干扰、电流取样信号电路，特别是电流控制型电路，处理不好易出现一些想不到的意外，其中有一些技巧，现以3843电路举例见图（1）图一效果要好于图二，图二在满载时用示波器观测电流波形上明显叠加尖刺，由于干扰限流点比设计值偏低，图一则没有这种现象、还有开关管驱动信号电路，开关管驱动电阻要靠近开关管，可提高开关管工作可靠性，这和功率 MOSFET高直流阻抗电压驱动特性有关。
二、印制板铜皮走线的一些事项：走线电流密度：现在多数电子线路采用绝缘板缚铜构成。
常用线路板铜皮厚度为35μm，走线可按照1A/mm经验值取电流密度值，具体计算可参见教科书。
为保证走线机械强度原则线宽应大于或等于0.3mm（其他非电源线路板可能最小线宽会小一些）。
铜皮厚度为70μm 线路板也常见于开关电源，那么电流密度可更高些。
补充一点，现常用线路板设计工具软件一般都有设计规范项，如线宽、线间距，旱盘过孔尺寸等参数都可以进行设定。
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PCB设计流程及布线技巧
开关电源PCB设计流程及布线技巧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。
如图：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。
基于51单片机控制的开关电源设计
基于51单片机控制的开关电源设计一、引言开关电源是一种将交流电转换为直流电的电子设备，广泛应用于各个领域。
本文将以基于51单片机控制的开关电源设计为题，介绍设计的原理和实现过程。
二、设计原理开关电源的设计主要包括输入电路、滤波电路、变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路以及控制电路。
其中，控制电路起到控制和调节输出电压的作用。
在本设计中，我们采用了51单片机作为控制电路的核心，通过编程控制电路的开关状态，实现对输出电压的精准调节。
三、设计过程1. 输入电路的设计：输入电路主要用于将交流电转换为直流电，并对电压进行稳压处理。
我们选择了整流桥和滤波电容作为输入电路的核心元件，通过整流和滤波，将交流电转换为平稳的直流电。
2. 变压器的设计：变压器是开关电源的重要组成部分，用于提高或降低输入电压的大小。
我们根据实际需求选择合适的变压器，使得输出电压与输入电压之间满足所需的关系。
3. 整流电路的设计：整流电路用于将输入电压转换为脉冲电压，我们选择了二极管桥整流电路，通过将输入电压进行整流，得到脉冲电压。
4. 控制电路的设计：控制电路是整个开关电源设计中最关键的部分，我们选择了51单片机作为控制电路的核心。
通过编程，我们可以控制开关管的开关状态，从而实现对输出电压的调节和稳定。
5. 输出电路的设计：输出电路主要用于输出稳定的直流电压。
我们选择了稳压电路和滤波电容作为输出电路的核心元件，通过稳压和滤波，得到稳定的输出电压。
四、实现效果通过以上的设计过程，我们成功实现了基于51单片机控制的开关电源。
通过编程控制，我们可以实现对输出电压的精确调节和稳定控制。
该开关电源具有输出电压稳定、效率高、响应速度快等特点，适用于各种电子设备的供电需求。
五、总结本文以基于51单片机控制的开关电源设计为题，介绍了设计的原理和实现过程。
通过该设计，我们可以实现对输出电压的精确调节和稳定控制，满足各种电子设备的供电需求。
希望本文能为读者提供有关开关电源设计的参考和借鉴，同时也希望读者能够通过自己的努力和创新，设计出更加高效和稳定的开关电源。
开关电源的原理与设计
开关电源的原理与设计开关电源是一种高效、稳定并且广泛应用于各种电子设备中的电源供应方式。
本文将探讨开关电源的原理与设计方法，帮助读者理解和应用开关电源技术。
一、开关电源的原理开关电源的工作原理主要基于开关器件（如晶体管或MOSFET）、变压器和滤波电路。
其基本原理如下：1. 输入电压通过整流桥变成直流电压，然后经过输入滤波电路去除大部分的纹波。
2. 直流电压通过PWM（脉宽调制）技术控制开关器件，使其周期性地开关。
3. 开关器件的快速开关与关断导致电压和电流的变化，并通过变压器传导到输出端。
4. 输出电压经过输出滤波电路去除纹波，然后供应给负载。
二、开关电源的设计要素1. 选定开关器件：合适的开关器件应具备低导通电阻、快速开关速度和高耐受电压等特点。
2. 设计变压器：变压器的设计应根据输入输出电压比例、功率需求和开关频率来选择合适的磁芯和线圈参数。
3. 输出滤波：合理设计输出滤波电路以减小输出纹波，采用合适的电容和电感来实现滤波效果。
4. 转换控制电路：PWM技术常用于控制开关器件的开关频率和占空比，需要设计合适的控制电路来实现转换。
三、开关电源的设计步骤1. 确定功率需求：根据需求确定开关电源的输出功率和电压范围。
2. 选择开关器件：根据功率需求选择适合的开关器件，考虑其导通电阻、开关速度和电压容忍度等。
3. 设计变压器：根据输入输出电压比例和功率需求设计变压器的磁芯和线圈参数。
4. 设计滤波电路：根据输出电压的纹波要求确定输出滤波电路的参数，包括电容和电感等。
5. 设计转换控制电路：选择合适的PWM控制芯片或设计自己的控制电路，实现开关器件的控制。
四、开关电源的优点1. 高效性：相比线性电源，开关电源的转换效率更高，能够节省能源并减少功耗。
2. 稳定性：开关电源具有更好的稳定性和调节性能，能够在不同负载条件下保持输出电压的稳定。
3. 体积小巧：开关电源采用高频开关器件和储能元件，使得电源尺寸更小、重量更轻。
反激式开关电源设计详细流程
反激式开关电源设计详细流程1.确定需求：首先要明确设计电源的输入电压和输出电流的需求，以及设计的环境条件，如工作温度范围和工作效率等。
2.选择主要元器件：根据需求确定选择适配器的主要元器件，包括变压器、MOSFET、二极管、电感器、电容器等。
3.设计变压器：变压器是反激式开关电源中的一个重要元器件，主要功能是提供电源输出的隔离和变压功能。
根据需求设计变压器的变比和功率，确定铁芯材料和绕线参数，如线径和绕线圈数等。
4.选择MOSFET：MOSFET是电源开关的关键元器件，它需要具备低导通和开关损耗、高效率和可靠性等特点。
根据需求选择合适的MOSFET，通过计算和模拟分析确定导通和关断时的最大功率损耗。
5.设计电感器和电容器：电感器和电容器用于滤波和稳压，通过计算和模拟模拟设计电流和电压波形，选择合适的电感值和电容值，以保证输出电流和电压的稳定。
6.设计控制电路：根据反激式开关电源的工作原理，设计适当的控制电路，用于控制开关管的导通和关断。
控制电路包括脉宽调制（PWM）控制和电流/电压反馈控制，以确保输出电流和电压的稳定和可靠。
7.选择和设计保护电路：反激式开关电源需要一些保护电路，如过压保护、过流保护、短路保护等。
根据设计需求选择合适的保护元器件和电路，以防止电源和被供电设备的损坏。
8.PCB设计：根据电路设计和布局要求进行PCB设计，包括元器件的布局、走线、线宽、间距等。
同时要考虑电磁兼容性（EMC）和热管理的问题。
9.原理图和PCB布线优化：通过仿真软件对电路进行仿真和优化，优化电路的参数和特性，如输出电压波形、效率和稳定性等。
10.系统测试与调试：完成PCB的制作和组装后，进行系统测试与调试，测试电源的输出性能、稳定性和保护功能等，并进行必要的调整和优化。
11.电源性能评估：对设计的电源进行性能评估，包括效率、功率因数、纹波和噪声等，以确保其符合设计要求和行业标准。
12.生产和质量控制：根据设计要求进行电源的批量生产，并进行质量控制，包括检测和测试，以确保产品的质量和可靠性。
开关电源从原理图到PCB设计的流程解析
开关电源从原理图到PCB设计的流程解析描述一、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。
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。
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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3900Gauss,設計時應考慮零件誤差,所以一般取3000~3500Gauss之間,若所設計的power為Adapter(有外殼)則應取3000Gauss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.3.2.8其它: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.3.2.10DA-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=45KHz,Vin(min)=90V,″=0.7,P.F.=0.5(cosθ),Lp=1600Uh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Dutyλcycle: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-14B33Schematic)3.3.1FS1: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.3.3.2TR1(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).3.3.3VDR1(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. 3.3.4CY1,CY2(Y-Cap):Y-Cap一般可分為Y1及Y2電容,若AC Input有FG(3Pin)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).3.3.5CX1(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 Part15J Class B、CISPR22(EN55022)Class B兩種,FCC測試頻率在450K~30MHz,CISPR22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1.2MΩ1/4W).3.3.6LF1(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.3.3.7BD1(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.3.3.8C1(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3.3.9D2(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)3.3.10R10(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).3.3.11C7(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.3.3.12Z1(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3843VCC與3843Pin3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).3.3.13R2(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3843VCC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..3.3.14R4(Line Compensation):高、低壓補償用,使3843Pin3腳在90V/47Hz及264V/63Hz接近一致(一般使用750KΩ~1.5MΩ1/4W之間).3.3.15R3,C6,D1(Snubber):此三個零件組成Snubber,調整Snubber的目的:1.當Q1off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).3.3.16Q1(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.3.3.17R8:R8的作用在保護Q1,避免Q1呈現浮接狀態.3.3.18R7(Rs電阻):3843Pin3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3843Pin3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).3.3.19R5,C3(RC filter):濾除3843Pin3腳的雜訊,R5一般使用1KΩ1/8W,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3843Pin3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.3.3.20R9(Q1Gate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,Q1turn 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-150Ω1/8W.3.3.21R6,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3.74KΩ1/8W精密電阻,振盪頻率約為45KHz.3.3.22C5: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.3.3.23U1(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.3.3.24R1、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).3.3.25U2(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).3.3.26R13(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.3.3.27U3(TL431)、R15、R16、R18調整輸出電壓的大小,,輸出電壓不可超過38V(因為TL431VKA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.3.3.28R14,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.3.3.29D4(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).3.3.30C8(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.3.3.31D5(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.3.3.32C10,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.3.3.33C11,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3.3.34R19(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).3.3.35L3,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:4.1.1.13843PIN3腳電壓(full load4A):90V/47Hz=0.83V115V/60Hz=0.83V132V/60Hz=0.83V180V/60Hz=0.86V4.1.1.2Duty Cycle,fT:4.1.1.3Vin(min)=100V(90V/47Hz full load)4.1.1.4Stress(264V/63Hz full load):Q1MOSFET:4.1.1.5輔助電源(開機,滿載)、短路Pin max.:4.1.1.6Static(full load)Pin(w)Iin(A)Iout(A)Vout(V)P.F.Ripple(mV)Pout(w)eff 90V/47Hz18.70.3643.300.573213.2270.7115V/60Hz18.60..3143.300.522813.2271.1132V/60Hz18.60.2843.300.502913.2271.1180V/60Hz18.70.2143.300.493013.2370.7230V/60Hz18.90.1843.300.462913.2269.9264V/60Hz19.20.1643.300.452913.2368.94.1.1.7Full 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/63Hz4.1.1.9O.C.P.(過電流保護)90V/47Hz=7.2A264V/63Hz=8.4A4.1.1.10Pin(max.)4.1.1.11Dynamic testH=4A,t1=25ms,slew Rate=0.8A/ms(Rise)L=0.3A,t2=25ms,slew Rate=0.8A/ms(Full)90V/47Hz264V/63Hz4.1.1.12HI-POT test:HI-POT test一般可分為兩種等級:輸入為3Pin(有FG者),HI-POT test為1500Vac/1¬minute.Y-CAP使用Y2-CAP輸入為2Pin(無FG者),HI-POT test為3000Vac/1¬minute.Y-CAP使用Y1-CAPDA-14B33屬於輸入3PIN HI-POT test為1500Vac/1minute.4.1.1.13Grounding test:輸入為3Pin(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/3Second).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).4.1.1.15EMI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,CISPR22:150K-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.4.1.3QE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.。