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1、开关电源设计全过程1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.2設計步驟:2.1繪線路圖、PCBLayout.2.2變壓器計算.2.3零件選用.2.4設計驗證.3設計流程介紹(以DA-14B33為例):3.1線路圖、PCBLayout請參考資識庫中說明.3.2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.3.2.1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)ØLp=一次側電感值(uH)ØØIp=一次側峰值電流(A)Np=一次側(主線圈)
2、圈數ØAe=鐵心截面積(cm2)ØB(max)Ø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.3.2.2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.3.2.3決定變壓器線徑及線數
3、: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.3.2.4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ØNP=Ø一次側圈數Vo=輸出電壓ØVD=二極體順向電壓ØVin(min)=濾波電容上的谷點電壓ØD=Ø工作週期(Dutycycle)3.2.5決定Ip值:Ip=一次側峰值電流ØIa
4、v=一次側平均電流ØPout=輸出瓦數Ø效率ØPWM震盪頻率Ø3.2.6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.3.2.7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.3.2.8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.3.2.9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.3.2.
5、10DA-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=²2.8mm(每邊),剩餘可繞面積=4.4mm.假設fT=45KHz,Vin(min)=90V,²=0.7,P.F.=0.5(cosθ),Lp=1600Uh計算式:²變壓器材質及尺寸:l²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.²l決定變壓器的線徑及線數:假設N
6、P使用0.32ψ的線²電流密度=可繞圈數=²假設Secondary使用0.35ψ的線電流密度=假設使用4P,則²電流密度=可繞圈數=決定Dutylcycle:假設Np=44T,Ns=2T,VD=0.5(使用schottkyDiode)²決定Ip值:ll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):lMOSFET(Q1)=最高輸入電壓(380V)+ ==463.6VDiode(D5)=輸出電壓(Vo)+x最高輸入電壓(380V)==20.57VDiod
7、e(D4)===41.4V其它:l因為輸出為3.3V,而TL431的Vref值為2.5V,若再加上photocoupler上的壓降約1.2V,將使得輸出電壓無法推動Photocoupler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4Tx2Pl變壓器的接線圖:l3.3零件選用:零件位置(標註)請參考線路圖:(DA-14B33Schemat
