開關(guān)電源設(shè)計全過程

目的 希望以簡短的篇幅,將公司目前設(shè)計的流程做介紹,若有介紹不當(dāng)之處,請不吝指教.

2 設(shè)計步驟:

2.1 繪線路圖、PCB Layout.

2.2 變壓器計算.

2.3 零件選用.

2.4 設(shè)計驗證.

3 設(shè)計流程介紹(以DA-14B33為例):

3.1 線路圖、PCB Layout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(yīng)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(zhì)及尺寸:

依據(jù)變壓器計算公式 B(max) = 鐵心飽合的磁通密度(Gauss) Lp = 一次側(cè)電感值(uH) Ip = 一次側(cè)峰值電流(A) Np = 一次側(cè)(主線圈)圈數(shù) Ae = 鐵心截面積(cm2) B(max) 依鐵心的材質(zhì)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(shè)計時應(yīng)考慮零件誤差,所以一般取3000~3500 Gauss之間,若所設(shè)計的power為Adapter(有外殼)則應(yīng)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(shù)的Power.

3.2.2 決定一次側(cè)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(shù)的Power,但相對價格亦較高.

3.2.3 決定變壓器線徑及線數(shù): 當(dāng)變壓器決定后,變壓器的Bobbin即可決定,依據(jù)Bobbin的槽寬,可決定變壓器的線徑及線數(shù),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(shè)計而言,只能當(dāng)做參考值,最終應(yīng)以溫升記錄為準(zhǔn). 3.2.4 決定Duty cycle (工作周期): 由以下公式可決定Duty cycle ,Duty cycle的設(shè)計一般以50%為基準(zhǔn),Duty cycle若超過50%易導(dǎo)致振蕩的發(fā)生. NS = 二次側(cè)圈數(shù) NP = 一次側(cè)圈數(shù) Vo = 輸出電壓 VD= 二極管順向電壓 Vin(min) = 濾波電容上的谷點電壓 D = 工作周期(Duty cycle)

3.2.5 決定Ip值: Ip = 一次側(cè)峰值電流 Iav = 一次側(cè)平均電流 Pout = 輸出瓦數(shù) 效率 PWM震蕩頻率

3.2.6 決定輔助電源的圈數(shù): 依據(jù)變壓器的圈比關(guān)系,可決定輔助電源的圈數(shù)及電壓.

3.2.7 決定MOSFET及二次側(cè)二極管的Stress(應(yīng)力): 依據(jù)變壓器的圈比關(guān)系,可以初步計算出變壓器的應(yīng)力(Stress)是否符合選用零件的規(guī)格,計算時以輸入電壓264V(電容器上為380V)為基準(zhǔn).

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Photo coupler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(shù)必須重新調(diào)整. 3.2.10 DA-14B33變壓器計算: 輸出瓦數(shù)13.2W(3.3V/4A),Core = EI-28,可繞面積(槽寬)=10mm,Margin Tape = 2.8mm(每邊),剩余可繞面積=4.4mm. 假設(shè)fT = 45 KHz ,Vin(min)=90V, =0.7,P.F.=0.5(cosθ),Lp=1600 Uh

計算式: 變壓器材質(zhì)及尺寸: 由以上假設(shè)可知材質(zhì)為PC-40,尺寸=EI-28,Ae=0.86cm2,可繞面積(槽寬)=10mm,因Margin Tape使用2.8mm,所以剩余可繞面積為4.4mm. 假設(shè)濾波電容使用47uF/400V,Vin(min)暫定90V. 決定變壓器的線徑及線數(shù): 假設(shè)NP使用0.32ψ的線 電流密度= 可繞圈數(shù)= 假設(shè)Secondary使用0.35ψ的線 電流密度= 假設(shè)使用4P,則 電流密度= 可繞圈數(shù)= 決定Duty cycle: 假設(shè)Np=44T,Ns=2T,VD=0.5(使用schottky Diode) 決定Ip值: 決定輔助電源的圈數(shù): 假設(shè)輔助電源=12V NA1=6.3圈 假設(shè)使用0.23ψ的線可繞圈數(shù)= 若NA1=6Tx2P,則輔助電源=11.4V 決定MOSFET及二次側(cè)二極管的Stress(應(yīng)力): MOSFET(Q1) =最高輸入電壓(380V)+ = =463.6V Diode(D5)=輸出電壓