开关电源电路设计实例分析设计流程

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1、开关电源电路设计实例分析(设计流程)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、PCBLayout.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、PCBLayout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(Gau

2、ss)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TDKFerriteCorePC40为例，100℃时的B(max)为3900Gauss，设计时应考虑零件误差，所以一般取3000~3500Gauss之间，若所设计的power为Adapter(有外壳)则应取3000Gauss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

3、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。设计流程简介3.2.4决定Dutycycle(工作周期):      由以下公式可决定Dutycycle，Dutycycle的设计一般以50%为基准，Dutycy

4、cle若超过50%易导致振荡的发生。          NS=二次侧圈数      NP=一次侧圈数       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(Dutycycle)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   h=效率    f=PWM振荡频率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

5、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Photocoupler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。3.2.10DA-14B33变压器计算:         输出瓦数13.2W(3.3V/4A

6、)，Core=EI-28，可绕面积(槽宽)=10mm，MarginTape=2.8mm(每边)，剩余可绕面积=4.4mm.       假设fT=45KHz，Vin(min)=90V，η=0.7，P.F.=0.5(cosθ)，Lp=1600Uh    计算式: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MarginTape使用2.8mm，所以剩余可绕面积为4.4mm.2假设滤波电容使用47uF/400V，Vin(min)暂定90V。l决定

7、变压器的线径及线数:2假设NP使用0.32ψ的线电流密度可绕圈数假设Secondary使用0.35ψ的线假设使用4P，则决定Dutycycle:假设Np=44T，Ns=2T，VD=0.5(使用schottkyDiode)决定Ip值:决定辅助电源的圈数:假设辅助电源=12V假设使用0.23ψ的线若NA1=6Tx2P，则辅助电源=11.4V决定MOSFET及二次侧二极管的Stress(应力):Ns                                其它:因为输出为3.3V，而TL431的Vref值为2.5V，若再加

8、上photocoupler上的压降约1.2V，将使得输出电压无法推动Photocoupler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，则所以可将NA2定为4Tx2P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-14B33Sch