开关电源研发与设计.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第页共NUMPAGES17页第PAGE\*MERGEFORMAT17页共NUMPAGES\*MERGEFORMAT17页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、PCBLayout.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、PCBLayout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TDKFerriteCorePC40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。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Dutycycle(工作週期):由以下公式可決定Dutycycle，Dutycycle的設計一般以50%為基準，Dutycycle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(Dutycycle)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Photocoupler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，MarginTape=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: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MarginTape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Dutycycle:假設Np=44T，Ns=2T，VD=0.5(使用schottkyDiode)決定Ip值: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):MOSFET(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:因為輸出