基于DA-14B33的开关电源电路设计流程

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、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(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，最终应以温升记录为准。

　　设计流程简介

　　3.2.4 决定Duty cycle (工作周期):

　　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(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；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Photo coupler 及TL431 使用。

　　3.2.9 将所得资料代入

　　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)，剩余可绕面积=4.4mm.假设fT = 45 KHz ，Vin(min)=90V，η =0.7，P.F.=0.5(cos θ)，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

　　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):

　　其它:

　　因为输出 为3.3V，而TL431 的Vref值为2.5V，若再加上photo coupler 上的压降约1.2V，将使得输出电压无法推动Photo coupler 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-14B33 Schematic)

　　3.3.1 FS1保险丝:

　　由变压器计算得到Iin 值，以此Iin值(0.42A)可知使用公司共享料2A/250V，设计时亦须考虑Pin(max)时的Iin是否会超过保险丝的额定值。

　　3.3.2 TR1(热敏电阻):

　　电源启动的瞬间，由于C1(一次侧滤波电容)短路，导致Iin电流很大，虽然时间很短暂，但亦可能对Power 产生伤害，所以必须在滤波电容之前加装一个热敏电阻，以限制开机瞬间Iin在Spec 之内(115V/30A，230V/60A)，但因热敏电阻亦会消耗功率，所以不可放太大的阻值(否则会影响效率)，一般使用SCK053(3A/5Ω)，若C1 电容使用较大的值，则必须考虑将热敏电阻的阻值变大(一般使用在大瓦数的Power 上)。

　　3.3.3 VDR1(突波吸收器):

当雷极发生时，可能会损坏零件，进而影响Power 的正常动作，所