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1、开关电源设计全过程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証是很重要的,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(Gauss)Lp=一
2、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,可以决定电容器
3、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,最终应以温昇记录为准.3.2.4决定Dutycycle(工作週期):由以下公式可决定Dutycycle,Dutycycle的设计一般以50%为基准,Dutycycle若超过50%易导致振
4、盪的发生.NS=二次侧圈数NP=一次侧圈数Vo=输出电压VD=二极体顺向电压Vin(min)=滤波电容上的谷点电压D=工作週期(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=输出瓦数效率PWM震盪频率3.2.6决定辅助电源的圈数:依据变压器的圈比关係,可决定辅助电源的圈数及电压.3.2.7决定MOSFET及二次侧二极体的Stress(应力):依据变压器的圈比关係,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380
5、V)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),Core=EI-28,可绕面积(槽宽)=10mm,MarginTape=2.8mm(每边),剩馀可绕面积=4.4mm.假设fT=45KHz,Vin(min)=90V,=0.7,P.F.=0.5
6、(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,所以剩馀可绕面积为4.4mm.假设滤波电容使用47uF/400V,Vin(min)暂定90V.决定变压器的线径及线数:假设NP使用0.32ψ的线电流密度=可绕圈数=假设Secondary使用0.35ψ的线电流密度=假设使用4P,则电流密度=可绕圈数=决定Dutycycle:假设Np=44T,Ns=2T,VD=0.5(使用sc
7、hottkyDiode)决定Ip值:决定辅助电源的圈数:假设辅助电源=12VNA1=6.3圈假设使用0.23ψ的线可绕圈数=若NA1=6Tx2P,则辅助电源=11.4V决定MOSFET及二次侧二极体的Stress(应力):MOSFET(Q1)=最高输入电压(380V)+==463.6VDiode(D5)=输出电压(Vo)+x最高输入电压(380V)==20.57VDiode(D4)===41.4V其它:因为输出为3.3V,而TL431的Vref值为2.5V,若再加上photocoupler上的压降约1.2V,将使得输
8、出电压无法推动Photocoupler及TL431,所以必须另外增加一组线圈提供迴授路径所需的电压.假设NA2=4T使用0.35ψ线,则可绕圈数=,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-14B33Schematic)3.3.1FS1:由变压器计算得到Iin值,以此Iin值(0.42A)
