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
Ø B(max) = 铁心饱合的磁通密度(Gauss)
Ø Lp = 一次侧电感值(uH)
Ø Ip = 一次侧峰值电流(A)
Ø Np = 一次侧(主线圈)圈数
Ø Ae = 铁心截面积(cm2)
Ø 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。
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。
Ø NS = 二次侧圈数
Ø NP = 一次侧圈数
Ø Vo = 输出电压
Ø VD= 二极管顺向电压
Ø Vin(min) = 滤波电容上的谷点电压
Ø D = 工作周期(Duty cycle)
3.2.5 决定Ip值:
Ø Ip = 一次侧峰值电流
Ø Iav = 一次侧平均电流
Ø Pout = 输出瓦数
Ø 效率
Ø PWM震荡频率
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 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:
² 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.
² 假设fT = 45 KHz ，Vin(min)=90V， =0.7，P.F.=0.5(cosθ)，Lp=1600 Uh
² 计算式:
l 变压器材质及尺寸:
² 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=
² 假设Secondary使用0.35ψ的线
电流密度=
² 假设使用4P，则
电流密度=
可绕圈数=
l 决定Duty cycle:
² 假设Np=44T，Ns=2T，VD=0.5(使用schottky Diode)
l 决定Ip值:
l 决定辅助电源的圈数:
假设辅助电源=12V
NA1=6.3圈
假设使用0.23ψ的线
可绕圈数=
若NA1=6Tx2P，则辅助电源=11.4V
l 决定MOSFET及二次侧二极管的Stress(应力):
MOSFET(Q1) =最高输入电压(380V)+ =
=463.6V
Diode(D5)=输出电压(Vo)+ x最高输入电压(380V)
=
=20.57V
Diode(D4)=
= =41.4V
l 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
可绕圈数= ，所以可将NA2定为4Tx2P
l
l
变压器的接线图:
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0.32Φx1Px22T |
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0.35Φx4Px2T |
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0.32Φx1Px22T |
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0.35Φx2Px4T |
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0.23Φx2Px6T |
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:
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):
电源激活的瞬间，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，所以必须在靠AC输入端 (Fuse之后)，加上突波吸收器来保护Power(一般常用07D471K)，但若有价格上的考量，可先忽略不装。
3.3.4 CY1，CY2(Y-Cap):
Y-Cap一般可分为Y1及Y2电容，若AC Input有FG(3 Pin)一般使用Y2- Cap ， AC Input若为2Pin(只有L，N)一般使用Y1-Cap，Y1与Y2的差异，除了价格外(Y1较昂贵)，绝缘等级及耐压亦不同(Y1称为双重绝缘，绝缘耐压约为Y2的两倍，且在电容的本体上会有“回”符号或注明Y1)，此电路因为有FG所以使用Y2-Cap，Y-Cap会影响EMI特性，一般而言越大越好，但须考虑漏电及价格问题，漏电(Leakage Current )必须符合安规须求(3Pin公司标准为750uA max)。
3.3.5 CX1(X-Cap)、RX1:
X-Cap为防制EMI零件，EMI可分为Conduction及Radiation两部分，Conduction规范一般可分为: FCC Part 15J Class B 、 CISPR 22(EN55022) Class B 两种 ， FCC测试频率在450K~30MHz，CISPR 22测试频率在150K~30MHz， Conduction可在厂内以频谱分析仪验证，Radiation 则必须到实验室验证，X-Cap 一般对低频段(150K ~ 数M之间)的EMI防制有效，一般而言X-Cap愈大，EMI防制效果愈好(但价格愈高)，若X-Cap在0.22uf以上(包含0.22uf)，安规规定必须要有泄放电阻(RX1，一般为1.2MΩ 1/4W)。
3.3.6 LF1(Common Choke):
EMI防制零件，主要影响Conduction 的中、低频段，设计时必须同时考虑EMI特性及温升，以同样尺寸的Common Choke而言，线圈数愈多(相对的线径愈细)，EMI防制效果愈好，但温升可能较高。
3.3.7 BD1(整流二极管):
将AC电源以全波整流的方式转换为DC，由变压器所计算出的Iin值，可知只要使用1A/600V的整流二极管，因为是全波整流所以耐压只要600V即可。
3.3.8 C1(滤波电容):
由C1的大小(电容值)可决定变压器计算中的Vin(min)值，电容量愈大，Vin(min)愈高但价格亦愈高，此部分可在电路中实际验证Vin(min)是否正确，若AC Input 范围在90V~132V (Vc1 电压最高约190V)，可使用耐压200V的电容;若AC Input 范围在90V~264V(或180V~264V)，因Vc1电压最高约380V，所以必须使用耐压400V的电容。
3.3.9 D2(辅助电源二极管):
整流二极管，一般常用FR105(1A/600V)或BYT42M(1A/1000V)，两者主要差异:
1. 耐压不同(在此处使用差异无所谓)
2. VF不同(FR105=1.2V，BYT42M=1.4V)
3.3.10 R10(辅助电源电阻):
主要用于调整PWM IC的VCC电压，以目前使用的3843而言，设计时VCC必须大于8.4V(Min. Load时)，但为考虑输出短路的情况，VCC电压不可设计的太高，以免当输出短路时不保护(或输入瓦数过大)。
3.3.11 C7(滤波电容):
辅助电源的滤波电容，提供PWM IC较稳定的直流电压，一般使用100uf/25V电容。
3.3.12 Z1(Zener 二极管):
当回授失效时的保护电路，回授失效时输出电压冲高，辅助电源电压相对提高，此时若没有保护电路，可能会造成零件损坏，若在3843 VCC与3843 Pin3脚之间加一个Zener Diode，当回授失效时Zener Diode会崩溃，使得Pin3脚提前到达1V，以此可限制输出电压，达到保护零件的目的.Z1值的大小取决于辅助电源的高低，Z1的决定亦须考虑是否超过Q1的VGS耐压值，原则上使用公司的现有料(一般使用1/2W即可).
3.3.13 R2(激活电阻):
提供3843第一次激活的路径，第一次激活时透过R2对C7充电，以提供3843 VCC所需的电压，R2阻值较大时，turn on的时间较长，但短路时Pin瓦数较小，R2阻值较小时，turn on的时间较短，短路时Pin瓦数较大，一般使用220KΩ/2W M.O。.
3.3.14 R4 (Line Compensation):
高、低压补偿用，使3843 Pin3脚在90V/47Hz及264V/63Hz接近一致(一般使用750KΩ~1.5MΩ 1/4W之间)。
3.3.15 R3，C6，D1 (Snubber):
此三个零件组成Snubber，调整Snubber的目的:1.当Q1 off瞬间会有Spike产生，调整Snubber可以确保Spike不会超过Q1的耐压值，2.调整Snubber可改善EMI.一般而言，D1使用1N4007(1A/1000V)EMI特性会较好.R3使用2W M.O.电阻，C6的耐压值以两端实际压差为准(一般使用耐压500V的陶质电容)。
3.3.16 Q1(N-MOS):
目前常使用的为3A/600V及6A/600V两种，6A/600V的RDS(ON)较3A/600V小，所以温升会较低，若IDS电流未超过3A，应该先以3A/600V为考量，并以温升记录来验证，因为6A/600V的价格高于3A/600V许多，Q1的使用亦需考虑VDS是否超过额定值。
3.3.17 R8:
R8的作用在保护Q1，避免Q1呈现浮接状态。
3.3.18 R7(Rs电阻):
3843 Pin3脚电压最高为1V，R7的大小须与R4配合，以达到高低压平衡的目的，一般使用2W M.O.电阻，设计时先决定R7后再加上R4补偿，一般将3843 Pin3脚电压设计在0.85V~0.95V之间(视瓦数而定，若瓦数较小则不能太接近1V，以免因零件误差而顶到1V)。
3.3.19 R5，C3(RC filter):
滤除3843 Pin3脚的噪声，R5一般使用1KΩ 1/8W，C3一般使用102P/50V的陶质电容，C3若使用电容值较小者，重载可能不开机(因为3843 Pin3瞬间顶到1V);若使用电容值较大者，也许会有轻载不开机及短路Pin过大的问题。
3.3.20 R9(Q1 Gate电阻 ):
R9电阻的大小，会影响到EMI及温升特性，一般而言阻值大，Q1 turn on / turn off的速度较慢，EMI特性较好，但Q1的温升较高、效率较低(主要是因为turn off速度较慢);若阻值较小， Q1 turn on / turn off的速度较快，Q1温升较低、效率较高，但EMI较差，一般使用51Ω-150Ω 1/8W。
3.3.21 R6，C4(控制振荡频率):
决定3843的工作频率，可由Data Sheet得到R、C组成的工作频率，C4一般为10nf的电容(误差为5%)，R6使用精密电阻，以DA-14B33为例，C4使用103P/50V PE电容，R6为3.74KΩ 1/8W精密电阻，振荡频率约为45 KHz。
3.3.22 C5:
功能类似RC filter，主要功用在于使高压轻载较不易振荡，一般使用101P/50V陶质电容。
3.3.23 U1(PWM IC):
3843是PWM IC的一种，由Photo Coupler (U2)回授信号控制Duty Cycle的大小，Pin3脚具有限流的作用(最高电压1V)，目前所用的3843中，有KA3843(SAMSUNG)及UC3843BN(S.T.)两种，两者脚位相同，但产生的振荡频率略有差异，UC3843BN较KA3843快了约2KHz，fT的增加会衍生出一些问题(例如:EMI问题、短路问题)，因KA3843较难买，所以新机种设计时，尽量使用UC3843BN。
3.3.24 R1、R11、R12、C2(一次侧回路增益控制):
3843内部有一个Error AMP(误差放大器)，R1、R11、R12、C2及Error AMP组成一个负回授电路，用来调整回路增益的稳定度，回路增益，调整不恰当可能会造成振荡或输出电压不正确，一般C2使用立式积层电容(温度持性较好)。
3.3.25 U2(Photo coupler)
光耦合器(Photo coupler)主要将二次侧的信号转换到一次侧(以电流的方式)，当二次侧的TL431导通后，U2即会将二次侧的电流依比例转换到一次侧，此时3843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并联后的值不可太大(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，至于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(整流二极管):
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)，二极管耐压值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(整流二极管):
输出整流二极管，D5的使用需考虑:
a. 电流值
b. 二极管的耐压值
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