開關(guān)電源設(shè)計(jì)流程

1、1目的希望以曾短的篇幅,符公司目前的流程做介貂,假設(shè)有介貂不富之虞,言青不 吝指教.15 步 K :15.1 1 路圈、PCB Layout.15.2 建屋器算.15.3 零件逗用.15.4 UBIO.16 流程介貂(以DA-14B33懸例)：16.1 路圈、PCB Layouts參考資考能率中明.16.2 建屋器算：建屋器是整彳固重源供鷹器的重要核心,所以建屢器的算及IBiE是很重要 的,以下即就DA-14B33建屋器做介貂.16.2.1 決定建屋器的材51及尺寸： 依撼建屋器算公式 _LpxIp B(max)x100 GaussNpxAeB(max)=金戟心£包合的磁通密度(Ga

2、uss) Lp = 一次陽(yáng)UK感值(uH) Ip = 一次側(cè)峰值雷流(A) Np = 一次側(cè)(主圈)圈數(shù) Ae =金戟心截面稹(cm2)B(max)依金戟心的材St及本身的濯l度來(lái)決定,以 TDK Ferrite Core PC40；&例,100c日寺的 B(max) 3900 Gauss 寺鷹考 零件ig差,所以一般取30003500 Gaus之假設(shè)所的 power Adapter(有外段)KO取3000 Gauss左右,以防止金戟心 因高溫而鮑合,一般而言金戟心的尺寸越大,Ae越高,所以可以做敕大瓦數(shù)的Power.16.2.2 決定一次陽(yáng)壯t波雷容： 濾波雷容的決定,可以決定重容器

3、上的 Vin(min),濾波重容越大, Vin(win)越高,可以做敕大瓦數(shù)的Power,但相封fit格亦敕高.16.2.3 決定建屋器彳國(guó)及:富建屋器決定彳爰,建屋器的 Bobbin即可決定,依攜I Bobbin的梢 可決定建屋器的彳國(guó)及數(shù),亦可算出彳國(guó)的雷流密度,雷流密度一般以6A/mm2懸參考,霜流密度封建屋器的而 言,只能常做參考值,最系匆感以溫昇言己金條.16.2.4 決定Duty cycle 工作遇期:由以下公式可決定 Duty cycle , Duty cycle的一般以50%y 基型,Duty cycle假設(shè)超遇50%易醇致振謾的彝生.Ns _ (Vo Vd )x(1 - D)

4、Np Vin(min)xDNs =二次陽(yáng)U圈數(shù)Np = 一次側(cè)圈數(shù)Vo = WJ出霜HVd=二趣嗔向霜HVin(min)=濾波重容上的谷;miD =工作遁l期(Duty cycle),匚 V2M x£Lp f16.2.5 決定Ip值：Ip = lav 1 I lav =Pout2Vin (min) xDxIp = 一次側(cè)峰值重流lav = 一次陽(yáng)I平均ft流Pout = 出瓦數(shù)“=效率f = PWM震謾率16.2.6 決定本甫助雷源的圈數(shù):依攜建屋器的圈比層鼾系,可決定本甫助雷源的圈數(shù)及16.2.7 決定MOSFET及二次側(cè)二趣醴的Stressfi力：依攜建屋器的圈比層副系,可以初步

5、算出建屋器的鷹力Stress足否符合逗用零件的規(guī)格,算日寺以WJ入264V 1g容器上懸 380V；& 基型.16.2.8 其它:假設(shè)WJ出重屢懸5V以下,且必須使用TL431而非TL432日寺,須考 ZS多一:1越1提供Photo coupler及TL431使用.16.2.9 招所得資料代入Bmaxkx1.*公式中,如此可得出B(max),假設(shè)B(max)值太高或太低即參數(shù)必須重新整.16.2.10 DA-14B33 建屋器算:輸出瓦數(shù) 13.2W(3.3V/4A), Core = EI-28,可II面稹(梢3s尸10mm, Margin Tape = 2.8mm每遏),乘|繪可II

6、面稹=4.4mm. 假U fT = 45 KHz , Vin(min)=90V ,"=0.7, P.F.=0.5(cos9), Lp=1600 Uhtrn式：建屋器材ST及尺寸：由以上假U可知材要 PC-40,尺寸=£1-28, Ae=0.86cm2,可II面稹(梢3S)=10mm,因 Margin Tape 使用2.8mm,所以剩繪可面稹 4.4mm.假tOt波雷容使用 47uF/400V, Vin(min)暫定 90V.決定建屢器的彳國(guó)及:IinPoutVin (min) x xcosi13.290x0.7x0.5= 0.42 A假tz Np使用0.32少的重流密度=0

7、.4220.32、3.14x< 2 J0.423.14x0.1024=1.286A剩繪可面12.57 圈0.32 0.03假骰:Secondary使用 0.35.的44.07A3.14x0.02894/0.35 f3.14x I< 2 J置:流密度="包=11.02A4可圈數(shù)=乃一=11.57圈 0.35 0.03決定 Duty cycle:假Np=44T, Ns=2T, Vd=0.5(使用 schottky Diode)Ns _ Vo VD 1 - DNp Vin(min) DD = 48.2%2 二 3.3 0.5 1 - D4490 D決定Ip值:1 .Ip = I

8、av I2Iav =PoutVin(min) x xD13.2 = 0.435A90x0.7x0.482-I =Vin (min)D 900.482x 一二x Lpf1600u45K-0.603A0.603Ip = 0.435 = 0.737A2決定本甫助11源的圈數(shù):假甫助雷源=12VNs 3.823.8Nai 12 Nai 12假使用0.23少的東泉Nai=6.3 圈可圈數(shù)=4 =19.13圈(0.23 0.02)假設(shè)Nai=6Tx2P,即彈甫助雷源=11.4V決定MOSFET及二次側(cè)二趣的Stressd力：MOSFETQ1=最高入匐！380V+嗎Vo+Vd Ns44= 3803.3 0.

9、52=463.6VDiode(D5)=#J出重屋(Vo)+幽x最高輸入重屋(380V)Np= 3.3 2x38044=20.57VNsDiodeD4=本俞出圜叱Na2+sx最M俞入置叱380V Np4= 6.6x380=41.4V44其它：因懸輸出懸3.3V,而TL431的Vref值懸2.5V,假設(shè)再 力口上photo coupler上的屢降 1.2V,符使得WJ出重屋 瓢法推勤Photo coupler及TL431 ,所以必另外增加 一圈提供退授路彳國(guó)所需的 W.假U Na2 = 4T使用0.35少敏1fj可II圈數(shù)=；一刨一= 11.58T,所以可符Na2定懸0.35 0.034Tx2 P

10、Ns3.823.8= -= VA2 7.6VN A2VA24VA2B(max)二 Lpx1P x100 (Gauss) = 1600x0.737 x100 = 3116.3 GaussNpxAe44x0.86建屋器的接:0.32 x1Px22TJ50.32 x1Px22To-(4)-0.35 x4Px2T NS 0.35 x2Px4T16.3零件逗用:零件位置襟言主笫青參考路圈:DA-14B33 Schematic16.3.1 FS1:由建屋器算得到Iin值,以此Iin值0.42A可知使用公司共用料 2A/250V, 亦須考Pinmax州寺的Iin是否曾超遇保蒯的額 定值.16.3.2 TR1

11、徽敏雷阻：雷源敬勤的瞬,由於C1一次陽(yáng)ft1波雷容短路,醇致Iin 1g流很大, 雖隹然日寺很短暫,但亦可能封Power崖生害,所以必須在濾波雷容 之前加裝一彳固熱敏重阻,以限制瞬Iin在Spec之內(nèi) 115V/30A, 230V/60A,但因熟敏雷阻亦曾消耗功率,所以不可放 太大的阻值否H惜影警效率,一般使用SCK0533A/5 Q,假設(shè)C1重 容使用敕大的值,即必須考符熱敏雷阻的阻值燮大一般使用在大瓦數(shù)的Power上.16.3.3 VDR1突波吸收器:常雷趣彝生日寺,可能曾授壤零件,迤而影警Power的正常勤作,所以必須在靠ACWJ入端Fuse之彳爰,加上突波吸收器來(lái)保Power一般常用0

12、7D471K,但假設(shè)有格上的考量,可先忽略不裝.16.3.4 CY1, CY2Y-Cap:Y-Cap一般可分 Y1及Y2重容,假設(shè)AC Input有FG3 Pin一般使 用 Y2- Cap , AC Input 假設(shè) 2Pin只有 L, N一般使用 Y1-Cap, Y1 典Y2的差累,除了格外Y1敕昂It,余留等級(jí)及耐屋亦不同Y1 重余留,余留耐 Y2的雨倍,且在重容的本H上曾有 “回符虢或言主明Y1,此雷路因懸有FG所以使用Y2-Cap, Y-Cap 曾影警EMI特性,一般而言越大越好,但須考漏重及格冏題, 漏H Leakage Current世須符合安/經(jīng)求3Pin公司樗750uA max

13、.16.3.5 CX1X-Cap、RX1:X-Cap 防制 EMI 零件,EMI 可分 Conduction 及 Radiation Wf部 分,Conduction 烷IS一般可分 : FCC Part 15J Class B、 CISPR 22EN55022 Class B ffi® , FCC 率在 450K30MHz, CISPR 22率在150K30MHz, Conduction可在內(nèi)以頻音普分析儒瞬 W, Radiation 即必須到室IB登,X-Cap 一般封低段150K 數(shù)M之J的EMI防制有效,一般而言X-Cap愈大,EMI防制效果 愈好但格愈高,假設(shè)X-Cap在0

14、.22uf以上包含0.22uf,安烷規(guī)定 必須要有波放雷阻RX1, 一般懸1.2MQ 1/4W.16.3.6 LF1Common Choke:EMI防制零件,主要影警Conduction的中、低頻段,日寺必須同 日寺考EMI特性及溫昇,以同檬尺寸的 Common Choke而言,圈 數(shù)愈多相封的彳圣愈余田,EMI防制效果愈好,但溫昇可能敕高.16.3.7BD1整流二趣H :> AC雷源以全波整流的方式奉耕意& DC,由建屋器所算出的Iin 值,可知只要使用1A/600V的整流二趣因懸是全波整流所以耐 屋只要600V即可.16.3.8 C1濾波雷容：由C1的大小重容值可決定建屋器算

15、中的Vinmin值,霜容量愈 大,Vinmin愈高但格亦愈高,此局部可在雷路中登Vinmin 是否正碓,假設(shè)AC Input IS圉在90V132V Vc1重屋最高 190V, 可使用耐屋200V的重容;假設(shè)AC Input IS圉在90V264V或 180V264V,因Vc1重屋最高 380V,所以必須使用耐屋 400V的 11容.16.3.9 D2伸甫助雷源二趣H :整流二趣一般常用 FR1051A/600V或 BYT42M1A/1000V,雨 者主要差累:1 .耐懿不同在此霓使用差H瓢所耦2 .Vf不同F(xiàn)R105=1.2V, BYT42M=1.4V16.3.10 R10伸甫助雷源霜阻:主

16、要用於I1整PWM IC的VCC重屋,以目前使用的3843而言, tf# VCC必須大於8.4VMin. Load日寺,但懸考ZtWJ出短路的情況, vcc重屋不可的太高,以免富WJ出短路日寺不保 或WJ入瓦數(shù)遇 大.16.3.11 C7濾波雷容：本甫助霜源的濾波霜容,提供 PWM IC敕穩(wěn)定的直流重屋,一般使用 100uf/25V 重容.16.3.12 Z1Zener 二趣 H:富回授失效日寺的保路,回授失效日寺WJ出HHAT高,本甫助雷源H 屋相封提升,此日寺假設(shè)沒有保路,可能曾造成零件損壤,假設(shè)在3843 VCC典3843 Pin3JW之加一彳固Zener Diode,?；厥谑М嘮en

17、er Diode曾崩潰,使得Pin3JW提前到逵1V,以此可限制輸出匐！,逵 到保零件的目的.Z1值的大小取決於本甫助雷源的上下,Z1的決定 亦須考是否超遇 Q1的Vgs耐屋值,原期上使用公司的現(xiàn)有料一 般使用1/2W即可.16.3.13 R2敬勤雷阻：提供3843第一次敬勤的路彳聾 第一次敬勤日寺透遇 R2封C7充霜, 以提供3843 VCC所需的重屋,R2阻值敕大日寺,turn on的日寺敕晨, 但短路日寺Pin瓦數(shù)敕小,R2阻值敕小日寺,turn on的日寺敕短,短路 日寺Pin瓦數(shù)敕大,一般使用 220KQ/2W M.O.16.3.14 R4 Line Compensation:高、低

18、屋禱慎用,使3843 Pin3JW在90V/47Hz及264V/63Hz接近一 致一般使用 750Kg1.5MQ 1/4W 之J.16.3.15 R3, C6, D1 Snubber:此三彳固零件成Snubber H整Snubber的目的：1.富Q1 off瞬fW11r有 Spike ii生,1W整Snubber可以不售保Spike不11r超遇Q1的耐值, 2. 1W整 Snubber可改善 EMI. 一般而言,D1 使用 1N40071A/1000VEMI特性曾敕好.R3使用2W M.O.雷阻,C6的耐 屋值以雨端屋差懸型一般使用耐H500V的陶容.16.3.16 Q1N-MOS:目前常使用

19、的3A/600V及6A/600V雨槿,6A/600V的Rdson敕3A/600V小,所以溫昇曾敕低,假設(shè) Ids重流未超遇3A ,先以3A/600V 考量,加以溫昇言己金條來(lái)登,因 6A/600V的格高於3A/600V音午多,Q1的使用亦需考Vds是否超遇額定值.16.3.17 R8:R8的作用在保 Q1,防止Q1呈現(xiàn)浮接狀熊.16.3.18 R7Rs 雷阻：3843 Pin3 fmi最高懸1V, R7的大小須典R4配合,以逵到上下 屋平衡的目的,一般使用2W M.O.雷阻,日寺先決定R7彳爰再加上 R4 詢！,一般符 3843 Pin3JW匐在 0.85V0.95V 之 瓶瓦數(shù) 而定,假設(shè)瓦

20、數(shù)敕小即不能太接近1V,以免因零件差而1M到1V.16.3.19 R5, C3RC filter:濾除3843 Pin3腳的親隹言孔, R5 一般使用1KQ 1/8W, C3 一般使用 102P/50V的陶容,C3假設(shè)使用重容值敕小者,重載可能不因 懸3843 Pin3瞬到1V;假設(shè)使用重容值敕大者,也言午曾有馨戴不 械及短路Pin遇大的冏題.16.3.20 R9Q1 Gate 雷阻:R9雷阻的大小,曾影警到EMI及溫昇特性,一般而言阻值大,Q1 turn on / turn off的速度敕慢,EMI特性敕好,但Q1的溫昇敕高、效率 敕低主要是因懸turn off速度敕慢;假設(shè)阻值敕小,Q1

21、turn on / turn off的速度敕快,Q1溫昇敕低、效率敕高,但EMI敕差,一般使用 51 0-150 Q 1/8W.16.3.21 R6, C4限制振謾率:決定3843的工作頻率,可由Data Sheet得到R、Cl成的工作頻率, C4 一般 10nf的重容1g差 5%, R6使用精密雷阻,以DA-14B33 例,C4 使用 103P/50V PE 雷容,R6 3.74KQ 1/8W 精密雷阻, 振謾率余勺 45 KHz.16.3.22 C5:功能IK似RC filter,主要功用在於使高屋馨戴敕不易振謾,一般使 用101P/50V陶容.16.3.23 U1PWM IC:3843

22、是 PWM IC 的一槿,由 Photo Coupler U2回授信虢限制 Duty Cycle的大小,Pin3JW具有限流的作用最高1V,目前所用的 3843 中,有 KA3843SAMSUNG及 UC3843BNS.T.雨槿,雨者胸 位相同,但jS生的振謾率略有差累, UC3843BN敕KA3843快了 2KHz,懺的增加曾衍生出一些聞?lì)}例如:EMI聞?lì)}、短路聞?lì)}, 因KA3843 WtW,所以新械槿寺,儒量使用 UC3843BN.16.3.24 R1、R11、R12、C2一次陽(yáng)路增益限制:3843 內(nèi)部有一彳固 Error AMP 1g差放大器,R1、R11、R12、C2 及 Error

23、 AMP成一彳固H回授雷路,用來(lái)整退路增益的穩(wěn)定度,退路增益,I1整不恰?？赡茉斐烧裰櫥騑J出重屋不正碓,一般 C2使用 立式稹眉重容溫度持,性敕好.16.3.25 U2Photo coupler光耦合器Photo coupler主要符二次側(cè)的信tW尊換到一次側(cè) 以重流 的方式,富二次側(cè)的TL431醇通彳爰,U2即曾符二次側(cè)的重流依比 例蜘奐到一次陽(yáng)L止匕畤3843由Pin6 outputWJ出off的信虢Low來(lái) HUM Q1,使用Photo coupler的原因,是了符合安規(guī)需求primacy to secondary的距離隹至少需5.6mm.16.3.26 R13二次陽(yáng)U退路增益限制:

24、限制流遇Photo coupler的K流,R13阻值敕小日寺,流遇Photo coupler 的雷流敕大,U2輔換重流敕大,退路增益敕快需要碓是否曾造 成振謾,R13阻值敕大日寺,流遇 Photo coupler的ft流敕小,U2 W 換重流敕小,退路增益敕慢,雖隹然敕不易造成振謾,但需注意WJ出 重屋是否正常.16.3.27 U3TL431、R15、R16、R18I1整輸出霜屋的大小,Vo =Vref xR13/R16+R18 ,輸出重屋不可超 R15/ R16遇 38V因 TL431 Vka 最大 36V,假設(shè)再加 Photo coupler的 Vf值, 郎Vo鷹在38V以下敕平安,TL4

25、31的Vref 2.5V, R15及R16 或驕的目的使WJ出霜屋能微且 R15典R16 30爰的值不可太大 儒量在2KQ以下,以免造成WJ出不津.16.3.28 R14, C9二次陽(yáng)U退路增益限制:限制二次側(cè)的退路增益,一般而言符重容放大曾使增益燮慢；霜容 放小曾使增益燮快,雷阻的特性即剛好奧重容相反,雷阻放大增益 燮快；雷阻放小增益燮慢,至於何耦增益I1整的最正確值,即可以 Dynamic load來(lái)量根L即可取得一彳固最正確值.16.3.29 D4整流二趣H :因懸輸出重3.3V,而輸出霜整器Output Voltage Regulator 使用 TL431Vref=2.5V而非 TL4

26、32Vref=1.25V,所以必須多增加一提供Photo coupler及TL431所需的雷源,因懸U2及U3所需 的重流不大脩勺10mA左右,二趣醴耐屋值100V即可,所以只需使 用 1N41480.15A/100V.16.3.30 C8濾波雷容：因懸U2及U3所需的重流不大,所以只要使用1u/50V即可.16.3.31 D5整流二趣H :WJ出整流二趣D5的使用需考 :a. ft流值b.二趣I1的耐屋值以DA-14B33 例,輸出雷流4A,使用10A的二趣H Schottky鷹 ig可以,但黑占溫昇IBiE彳爰彝現(xiàn) D5溫度偏高,所以必須換懸15A 的二趣因 10A的Vf敕15A的Vf值大

27、.耐屋局部40V條篤瞬 U彳爰符合,因此最彳爰使用15A/40V Schottky.16.3.32 C10, R17二次陽(yáng)U snubber:D5在截止的0曾有spiked生,假設(shè)spike超遇二趣H D5的耐屋 值,二幅!曾有被擎穿的危IW, 1W整snubber可遹常的減少spike的重屋值,除保二趣I!外亦可改善 EMI, R17 一般使用1/2W的雷阻, C10一般使用耐H500V的陶K雷容,snubbe就整的遇程264V/63Hz 需注意R17,C10是否曾遇熟,鷹防止此槿情況彝生.16.3.33 C11, C13濾波雷容：二次陽(yáng)悌一級(jí)濾波雷容,鷹使用內(nèi)阻敕小的雷容LXZ, YXA,

28、重容逗攆是否洽?？梢酪韵氯谡紒?lái)判定：a. 出Ripple HE是符合規(guī)格b.重容溫度是否超遇額定值c.重容值雨端Hl1是否超遇額定值16.3.34 R19假!戴：遹富的使用假H載可使路更穩(wěn)定,但假H載的阻值不可太小,否 即曾影警效率,使用日寺亦須注意是否超遇雷阻的®定值一般只使用額定瓦數(shù)的一半.16.3.35 L3, C12LC 濾波雷路：LC濾波雷路懸第二級(jí)濾波,在不影警路穩(wěn)定的情況下,一般曾符L3放大重感量敕大,如此C12可使用敕小的重容值.17:可分懸三局部a. 皆段b.檬品裝作c. QE MmE17.1 皆段UtrtW斛皆段餐成言己金條的曾慢,言己金條可以吉果是否典H氟烷格

29、相符,以下即就DA-14B33 皆段做明信觥B!目視規(guī)格而定17.1.1 重氟規(guī)格IBiE :17.1.1.1 3843 PIN3 fmi fu1110ad 4A:90V/47Hz = 0.83V115V/60Hz = 0.83V132V/60Hz = 0.83V 180V/60Hz = 0.86V230V/60Hz = 0.88V 264V/63Hz = 0.91VfT =46.8KHz17.1.1.2 Duty Cycle ,阮fT =46.8KHz90V/47Hz ton =10.15usT =21.35us264V / 60Hz«ton =3.25ust =21.35usD

30、Duty Cycle = 47.5%I Duty Cycle =15.2%17.1.1.3 Vin(min) = 100V (90V / 47Hz full load)17.1.1.4 Stress (264V / 63Hz full load):Q1 MOSFET:D5:22.9VD4:17.1.1.5 本甫助11源傭尚 滿載)、短路Pin max.: 州S =0.18A(8.4V)90V/47Hz 滿載=11,26V(4A)、短路=1.2W(max.)'DWS =0.13A(8.4V)264V/63Hz,滿載=11,26V (4A)短路=8,8W(max.)17.1.1.6 Sta

31、tic (full load)Pin(w)Iin(A)Iout(A)Vout(V)P,F,Ripple(mV)Pout(w)eff90V/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/60Hz19,20,1643,300,452913,2368,99 90V/47Hz = OK 115V/60Hz = OK17.1.1.7 Full Ranged載(0,3A-4A)J 132V/60Hz = OK通5 口二a1 180V/60Hz = OK(做賄Eze否有振遂現(xiàn)象)230V/60Hz = OK1264V/63Hz = OK17.1.1.8 回授失效傳俞出馨載) 90V/47Hz Vout = 8,3V 264V/63Hz Vout = 6,03 V17.1.1.9 O,C,P,迪霞流保) 90V/47Hz = 7,2A 264V/63Hz = 8,4A17,1,1,10Pin(m