正激式开关电源学习的资料开关电源的设计流程简介.doc

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. 設計步驟: 繪線路圖、PCB Layout. 變壓器計算. 零件選用. 設計驗證. 設計流程介紹(以DA-14B33為例): 線路圖、PCB Layout請參考資識庫中說明. 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. 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。 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。 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。 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) 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 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。 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。 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。 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。 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: 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。 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Duty cycle: 假設Np=44T，Ns=2T，VD=0.5(使用schottky Diode) 決定Ip值: 決定輔助電源的圈數: 假設輔助電源=12V NA1=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): MOSFET(Q1) =最高輸入電壓(380V)+ = =463.6V Diode(D5)=輸出電壓(Vo)+x最高輸入電壓(380V) = =20.57V Diode(D4)= ==41.4V 其它: 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4Tx2P 變壓器的接