开关电源设计全过程1目的.PDF

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、PCB Layout. 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、PCB Layout 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TDK Ferrite Core PC40 为例,100℃时的B(max)为3900 Gauss, 设计时应考虑零件误差,所以一般取 3000~3500 Gauss 之间,若所设计的 power 为 Adapter(有外壳)则应取 3000 Gauss 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Duty cycle (工作週期): 由以下公式可决定Duty cycle ,Duty cycle 的设计一般以50%为基准,Duty cycle 若超过50%易导致振盪的发生. 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(Duty cycle) 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Photo coupler 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. 3.2.10 DA-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,Margin Tape =　 2.8mm(每边),剩馀可绕面积 =4.4mm. 假设fT = 45 KHz ,Vin(min)=90V,　 =0.7,P.F.=0.5(cosθ),Lp=1600 Uh 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Margin Tape 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Duty　 cycle: 假设Np=44T,Ns=2T,VD=0.5(使用schottky Diode)　 决定Ip 值:　 　 决定辅助电源的圈数: 假设辅助电源=12V NA1=6.3 圈 假设使用0.23 ψ的线 可绕圈数