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开关电源设计及过程概述

时间:12-07 来源:互联网 点击:

由Pin6 (output)输出off的信号(Low)来关闭Q1,使用Photo coupler的原因,是为了符合安规需求(primacy to secondary的距离至少需5.6mm)。

  3.3.26 R13(二次侧回路增益控制):

  控制流过Photo coupler的电流,R13阻值较小时,流过Photo coupler的电流较大,U2转换电流较大,回路增益较快(需要确认是否会造成振荡),R13阻值较大时,流过Photo coupler的电流较小,U2转换电流较小,回路增益较慢,虽然较不易造成振荡,但需注意输出电压是否正常。

  3.3.27 U3(TL431)、R15、R16、R18

  调整输出电压的大小, ,输出电压不可超过38V(因为TL431 VKA最大为36V,若再加Photo coupler的VF值,则Vo应在38V以下较安全),TL431的Vref为2.5V,R15及R16并联的目的使输出电压能微调,且R15与R16并联後的值不可太大(尽量在2KΩ以下),以免造成输出不准。

  3.3.28 R14,C9(二次侧回路增益控制):

  控制二次侧的回路增益,一般而言将电容放大会使增益变慢;电容放小会使增益变快,电阻的特性则刚好与电容相反,电阻放大增益变快;电阻放小增益变慢,至於何谓增益调整的最佳值,则可以Dynamic load来量测,即可取得一个最佳值。

  3.3.29 D4(整流二极体):

  因为输出电压为3.3V,而输出电压调整器(Output Voltage Regulator)使用TL431(Vref=2.5V)而非TL432(Vref=1.25V),所以必须多增加一组绕组提供Photo coupler及TL431所需的电源,因为U2及U3所需的电流不大(约10mA左右),二极体耐压值100V即可,所以只需使用1N4148(0.15A/100V)。

  3.3.30 C8(滤波电容):

  因为U2及U3所需的电流不大,所以只要使用1u/50V即可。

  3.3.31 D5(整流二极体):

  输出整流二极体,D5的使用需考虑:

  a. 电流值

  b. 二极体的耐压值

  以DA-14B33为例,输出电流4A,使用10A的二极体(Schottky)应该可以,但经点温昇验证後发现D5温度偏高,所以必须换为15A的二极体,因为10A的VF较15A的VF 值大。耐压部分40V经验证後符合,因此最後使用15A/40V Schottky.

  3.3.32 C10,R17(二次侧snubber) :

  D5在截止的瞬间会有spike产生,若spike超过二极体(D5)的耐压值,二极体会有被击穿的危险,调整snubber可适当的减少spike的电压值,除保护二极体外亦可改善EMI,R17一般使用1/2W的电阻,C10一般使用耐压500V的陶质电容,snubber调整的过程(264V/63Hz)需注意R17,C10是否会过热,应避免此种情况发生。

  3.3.33 C11,C13(滤波电容):

  二次侧第一级滤波电容,应使用内阻较小的电容(LXZ,YXA…),电容选择是否洽当可依以下三点来判定:

  a. 输出Ripple电压是符合规格

  b. 电容温度是否超过额定值

  c. 电容值两端电压是否超过额定值

  3.3.34 R19(假负载):

  适当的使用假负载可使线路更稳定,但假负载的阻值不可太小,否则会影响效率,使用时亦须注意是否超过电阻的额定值(一般设计只使用额定瓦数的一半)。  3.3.35 L3,C12(LC滤波电路):

  LC滤波电路为第二级滤波,在不影响线路稳定的情况下,一般会将L3 放大(电感量较大),如此C12可使用较小的电容值。

  4 设计验证:(可分为三部分)

  a. 设计阶段验证

  b. 样品制作验证

  c. QE验证

  4.1 设计阶段验证

  设计实验阶段应该养成记录的习惯,记录可以验证实验结果是否与电气规格相符,以下即就DA-14B33设计阶段验证做说明(验证项目视规格而定)。

  4.1.1 电气规格验证:

  4.1.1.1 3843 PIN3脚电压(full load 4A) :

  90V/47Hz = 0.83V

  115V/60Hz = 0.83V

  132V/60Hz = 0.83V

  180V/60Hz = 0.86V

  230V/60Hz = 0.88V

  264V/63Hz = 0.91V

  4.1.1.2 Duty Cycle , fT:

  4.1.1.3 Vin(min) = 100V (90V / 47Hz full load)

  4.1.1.4 Stress (264V / 63Hz full load) :

  Q1 MOSFET:

  4.1.1.5 辅助电源(开机,满载)、短路Pin max.:

  4.1.1.6 Static (full load)

  Pin(w) Iin(A) Iout(A) Vout(V) P.F. Ripple(mV) Pout(w) eff

  90V/47Hz 18.7 0.36 4 3.30 0.57 32 13.22 70.7

  115V/60Hz 18.6 031 4 3.30 0.52 28 13.22 71.1

  132V/60Hz 18.6 0.28 4 3.30 0.50 29 13.22 71.1

  180V/60Hz 18.7 0.21 4 3.30 0.49 30 13.23 70.7

  230V/60Hz 18.9 0.18 4 3.30 0.46 29 13.22 69.9

  264V/60Hz 19.2 0.16 4 3.30 0.45 29 13.23 68.9

  4.1.1.7 Full Range负载(0.3A-4A)

  (验证是否有振荡现象)

  4.1.1.8 回授失效(输出轻载)

  Vout = 8.3Vê90V/47Hz

  Vout = 6.03Vê264V/63Hz

  4.1.1.9 O.C.P.(过电流保护)

  90V/47Hz = 7.2A

  264V/63Hz = 8.4A

  4.1.1.10 Pin(max.)

  90V/47Hz = 24.9W

  264V/63Hz = 27.1W

  4.1.1.11 Dynamic test

  H=4A,t1=25ms,slew Rate = 0.8A/ms (Rise)

  L=0.3A,t2=25ms,slew Rate = 0.8A/ms (Full)

  90V/47Hz

  264V/63Hz

4.

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