热搜关键词: MATLAB天线OpenCVVHDL

pdf

开关电源设计全过程

  • 1星
  • 2022-07-31
  • 324.89KB
  • 需要1积分
  • 0次下载
  • favicon收藏
  • rep举报
  • free评论
标签: 电源

电源

开关电源设计全过程开关电源设计全过程开关电源设计全过程开关电源设计全过程

张飞实战电子官方½站:www.zhangfeidz.com
☜点击打开
(广告勿扰
100%拒绝水贴,10
名疯狂工程师运营的½站,有问必答)
开关电源设计全过程
1
目的
希望以簡短的篇幅,將公司目前設計的流程做介紹,若有介紹不當之處,請不吝指教.
2
設計步驟:
2.1
繪線路圖、PCB
Layout.
2.2
變壓器計算.
2.3
零件選用.
2.4
設計驗證.
3
設計流程介紹(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
決定變壓器的材質及尺寸:
依據變壓器計算公式
B(max) =
鐵心½合的磁通密度(Gauss)
Lp =
一次側電感值(uH)
Ip =
一次側峰值電流(A)
Np =
一次側(主線圈)圈數
Ae =
鐵心截面積(cm2)
B(max)
依鐵心的材質及本身的溫度來決定,以
TDK Ferrite Core PC40
為例,100℃時的
B(max)為 3900
Gauss,設計時應考慮零件誤差,所以一般取 3000~3500 Gauss
之間,若所設計的
power
Adapter(有外殼)則應
3000 Gauss
左右,以避免鐵心因高溫而½合,一般而言鐵心的尺寸越大,Ae 越高,所以可以做較大瓦數的
Power.
3.2.2
決定一次側濾波電容:
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,可以做較大瓦數的 Power,½相對價
格亦較高.
3.2.3
決定變壓器線徑及線數:
當變壓器決定後,變壓器的
Bobbin
即可決定,依據
Bobbin
的½寬,可決定變壓器的線徑及線數,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計而言,只½當做參考值,最終應以溫昇記錄為準.
3.2.4
決定
Duty cycle (工½週期):
由以下公式可決定
Duty cycle ,Duty cycle
的設計一般以
50%為基準,Duty cycle
若超過
50%易導致振盪的發生.
NS =
二次側圈數
NP =
一次側圈數
Vo =
輸出電壓
VD=
二極體順向電壓
Vin(min) =
濾波電容上的谷點電壓
D =
工½週期(Duty
cycle)
3.2.5
決定
Ip
值:
张飞实战电子官方½站:www.zhangfeidz.com
☜点击打开
(广告勿扰
100%拒绝水贴,10
名疯狂工程师运营的½站,有问必答)
Ip =
一次側峰值電流
Iav =
一次側平均電流
Pout =
輸出瓦數
效率
PWM
震盪頻率
3.2.6
決定輔助電源的圈數:
依據變壓器的圈比關係,可決定輔助電源的圈數及電壓.
3.2.7
決定
MOSFET
及二次側二極體的
Stress(應力):
依據變壓器的圈比關係,可以初步計算出變壓器的應力(Stress) 是否符合選用零件的規格,計算時以輸入電壓
264V(電容器上為 380V)為基準.
3.2.8
其它:
若輸出電壓為
5V
以下,且必須½用
TL431
而非
TL432
時,須考慮多一組繞組提供
Photo coupler
TL431
½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½則參數必須重新調整.
3.2.10 DA-14B33
變壓器計算:
輸出瓦數
13.2W(3.3V/4A),Core = EI-28,可繞面積(½寬)=10mm,Margin Tape = 2.8mm(每邊),剩餘可繞
面積=4.4mm.
假設
fT = 45 KHz ,Vin(min)=90V, =0.7,P.F.=0.5(cosθ),Lp=1600 Uh
計算式:
變壓器材質及尺寸:
由以上假設可知材質為
PC-40,尺寸=EI-28,Ae=0.86cm2,可繞面積(½寬)=10mm,因 Margin Tape
½用
2.8mm,所以剩餘可繞面積為 4.4mm.
假設濾波電容½用
47uF/400V,Vin(min)暫定 90V.
決定變壓器的線徑及線數:
假設
NP
½用
0.32ψ的線
電流密度=
可繞圈數=
假設
Secondary
½用
0.35ψ的線
電流密度=
假設½用
4P,則
電流密度=
可繞圈數=
決定
Duty cycle:
假設
Np=44T,Ns=2T,VD=0.5(½用 schottky Diode)
決定
Ip
值:
決定輔助電源的圈數:
假設輔助電源=12V
NA1=6.3
张飞实战电子官方½站:www.zhangfeidz.com
☜点击打开
(广告勿扰
100%拒绝水贴,10
名疯狂工程师运营的½站,有问必答)
假設½用
0.23ψ的線
可繞圈數=
NA1=6Tx2P,則輔助電源=11.4V
決定
MOSFET
及二次側二極體的
Stress(應力):
MOSFET(Q1) =最高輸入電壓(380V)+
=463.6V
Diode(D5)=輸出電壓(Vo)+ x
最高輸入電壓(380V)
=
=20.57V
Diode(D4)=
= =41.4V
其它:
因為輸出為
3.3V,而 TL431
Vref
值為
2.5V,若再加上 photo coupler
上的壓降約
1.2V,將½得輸出電壓無法推
Photo coupler
TL431,所以必須另外增加一組線圈提供迴授路徑所需的電壓.
假設
NA2 = 4T
½用
0.35ψ線,則
可繞圈數=
,所以可將 NA2
定為
4Tx2P
變壓器的接線圖:
3.3
零件選用:
零件½½(標註)請參考線路圖:
(DA-14B33 Schematic)
3.3.1 FS1:
由變壓器計算得到
Iin
值,以此
Iin
值(0.42A)可知½用公司共用料
2A/250V,設計時亦須考慮 Pin(max)時的 Iin
否會超過保險絲的額定值.
3.3.2 TR1(熱敏電阻):
電源啟動的瞬間,由於
C1(一次側濾波電容)短路,導致 Iin
電流很大,雖然時間很短暫,½亦可½對
Power
產生傷害,
所以必須在濾波電容之前加裝一個熱敏電阻,以限制開機瞬間
Iin
Spec
之內(115V/30A,230V/60A),½因熱敏電
阻亦會消耗功率,所以不可放太大的阻值(否則會½響效率),一般½用
SCK053(3A/5Ω),若 C1
電容½用較大的值,則
必須考慮將熱敏電阻的阻值變大(一般½用在大瓦數的
Power
上).
3.3.3 VDR1(突波吸收器):
當雷極發生時,可½會損壞零件,進而½響
Power
的正常動½,所以必須在靠
AC
輸入端
(Fuse
之後),加上突波吸收器
來保護
Power(一般常用 07D471K),½若有價格上的考量,可先½略不裝.
3.3.4 CY1,CY2(Y-Cap):
Y-Cap
一般可分為
Y1
Y2
電容,若
AC Input
FG(3 Pin)一般½用 Y2- Cap , AC Input
若為
2Pin(只有 L,N)
一般½用
Y1-Cap,Y1
Y2
的差異,除了價格外(Y1 較昂貴),絕緣等級及耐壓亦不同(Y1 稱為雙重絕緣,絕緣耐壓約
Y2
的兩倍,且在電容的本體上會有“回”符號或註明
Y1),此電路因為有 FG
所以½用
Y2-Cap,Y-Cap
會½響
EMI
特性,一般而言越大越½,½須考慮漏電及價格問題,漏電(Leakage
Current )必須符合安規須求(3Pin
公司標準為
750uA max).
=
张飞实战电子官方½站:www.zhangfeidz.com
☜点击打开
(广告勿扰
100%拒绝水贴,10
名疯狂工程师运营的½站,有问必答)
3.3.5 CX1(X-Cap)、RX1:
X-Cap
為防制
EMI
零件,EMI 可分為
Conduction
Radiation
兩部分,Conduction 規範一般可分為:
FCC Part
15J Class B
CISPR 22(EN55022) Class B
兩種
, FCC
測試頻率在
450K~30MHz,CISPR 22
測試頻率在
150K~30MHz, Conduction
可在廠內以頻譜分析儀驗證,Radiation 則必須到實驗室驗證,X-Cap 一般對½頻段
(150K ~
M
之間)的
EMI
防制有效,一般而言
X-Cap
愈大,EMI 防制效果愈½(½價格愈高),若
X-Cap
0.22uf
以上(包含
0.22uf),安規規定必須要有洩放電阻(RX1,一般為 1.2MΩ 1/4W).
3.3.6 LF1(Common Choke):
EMI
防制零件,主要½響
Conduction
的中、
½頻段,設計時必須同時考慮
EMI
特性及溫昇,以同樣尺寸的
Common
Choke
而言,線圈數愈多(相對的線徑愈細),EMI 防制效果愈½,½溫昇可½較高.
3.3.7 BD1(整流二極體):
AC
電源以全波整流的方式½換為
DC,由變壓器所計算出的 Iin
值,可知只要½用
1A/600V
的整流二極體,因為是
全波整流所以耐壓只要
600V
即可.
3.3.8 C1(濾波電容):
C1
的大小(電容值)可決定變壓器計算中的
Vin(min)值,電容量愈大,Vin(min)愈高½價格亦愈高,此部分可在電
路中實際驗證
Vin(min)是否正確,若 AC Input
範圍在
90V~132V (Vc1
電壓最高約
190V),可½用耐壓 200V
電容;若
AC Input
範圍在
90V~264V(或 180V~264V),因 Vc1
電壓最高約
380V,所以必須½用耐壓 400V
的電
容.
Re:开关电方设计
过祘
3.3.9 D2(輔助電源二極體):
整流二極體,一般常用
FR105(1A/600V)或 BYT42M(1A/1000V),兩者主要差異:
1.
耐壓不同(在此處½用差異無所謂)
2. VF
不同(FR105=1.2V,BYT42M=1.4V)
3.3.10 R10(輔助電源電阻):
主要用於調整
PWM IC
VCC
電壓,以目前½用的
3843
而言,設計時
VCC
必須大於
8.4V(Min. Load
時),½為考
慮輸出短路的情況,VCC 電壓不可設計的太高,以免當輸出短路時不保護(或輸入瓦數過大).
3.3.11 C7(濾波電容):
輔助電源的濾波電容,提供
PWM IC
較穩定的直流電壓,一般½用
100uf/25V
電容.
3.3.12 Z1(Zener
二極體):
當回授失效時的保護電路,回授失效時輸出電壓衝高,輔助電源電壓相對提高,此時若沒有保護電路,可½會造成零件
損壞,若在
3843 VCC
3843 Pin3
腳之間加一個
Zener Diode,當回授失效時 Zener Diode
會崩½,½得
Pin3
提前到達
1V,以此可限制輸出電壓,達到保護零件的目的.Z1
值的大小取決於輔助電源的高½,Z1 的決定亦須考慮是
否超過
Q1
VGS
耐壓值,原則上½用公司的現有料(一般½用
1/2W
即可).
3.3.13 R2(啟動電阻):
提供
3843
第一次啟動的路徑,第一次啟動時透過
R2
C7
充電,以提供
3843 VCC
所需的電壓,R2 阻值較大時,turn
on
的時間較長,½短路時
Pin
瓦數較小,R2 阻值較小時,turn
on
的時間較短,短路時
Pin
瓦數較大,一般½用
220KΩ/2W M.O..
3.3.14 R4 (Line Compensation):
张飞实战电子官方½站:www.zhangfeidz.com
☜点击打开
(广告勿扰
100%拒绝水贴,10
名疯狂工程师运营的½站,有问必答)
高、
½壓補償用,½
3843 Pin3
腳在
90V/47Hz
264V/63Hz
接近一致(一般½用
750KΩ~1.5MΩ 1/4W
之間).
3.3.15 R3,C6,D1 (Snubber):
此三個零件組成
Snubber,調整 Snubber
的目的:1.當
Q1 off
瞬間會有
Spike
產生,調整
Snubber
可以確保
Spike
不會超過
Q1
的耐壓值,2.調整
Snubber
可改善
EMI.一般而言,D1
½用
1N4007(1A/1000V)EMI
特性會較½.R3
½用
2W M.O.電阻,C6
的耐壓值以兩端實際壓差為準(一般½用耐壓
500V
的陶質電容).
3.3.16 Q1(N-MOS):
目前常½用的為
3A/600V
6A/600V
兩種,6A/600V 的
RDS(ON)較 3A/600V
小,所以溫昇會較½,若
IDS
電流
未超過
3A,應該先以 3A/600V
為考量,並以溫昇記錄來驗證,因為
6A/600V
的價格高於
3A/600V
許多,Q1 的½用
亦需考慮
VDS
是否超過額定值.
3.3.17 R8:
R8
的½用在保護
Q1,避免 Q1
呈現浮接狀態.
3.3.18 R7(Rs
電阻):
3843 Pin3
腳電壓最高為
1V,R7
的大小須與
R4
配合,以達到高½壓平衡的目的,一般½用
2W M.O.電阻,設計時先
決定
R7
後再加上
R4
補償,一般將
3843 Pin3
腳電壓設計在
0.85V~0.95V
之間(視瓦數而定,若瓦數較小則不½太
接近
1V,以免因零件誤差而頂到 1V).
3.3.19 R5,C3(RC filter):
濾除
3843 Pin3
腳的雜訊,R5 一般½用
1KΩ 1/8W,C3
一般½用
102P/50V
的陶質電容,C3 若½用電容值較小者,
重載可½不開機(因為
3843 Pin3
瞬間頂到
1V);若½用電容值較大者,也許會有輕載不開機及短路 Pin
過大的問題.
3.3.20 R9(Q1 Gate
電阻
):
R9
電阻的大小,會½響到
EMI
及溫昇特性,一般而言阻值大,Q1
turn on / turn off
的速度較慢,EMI 特性較½,½
Q1
的溫昇較高、效率較½(主要是因為
turn off
速度較慢);若阻值較小,
Q1 turn on / turn off
的速度較快,Q1 溫
昇較½、效率較高,½
EMI
較差,一般½用
51Ω-150Ω 1/8W.
3.3.21 R6,C4(控制振盪頻率):
決定
3843
的工½頻率,可由
Data Sheet
得到
R、C
組成的工½頻率,C4 一般為
10nf
的電容(誤差為
5%),R6
½
用精密電阻,以
DA-14B33
為例,C4 ½用
103P/50V PE
電容,R6 為
3.74KΩ 1/8W
精密電阻,振盪頻率約為
45 KHz.
3.3.22 C5:
功½類似
RC filter,主要功用在於½高壓輕載較不易振盪,一般½用 101P/50V
陶質電容.
3.3.23 U1(PWM IC):
3843
PWM IC
的一種,由
Photo Coupler (U2)回授信號控制 Duty Cycle
的大小,Pin3 腳具有限流的½用(最高
電壓
1V),目前所用的 3843
中,有
KA3843(SAMSUNG)及 UC3843BN(S.T.)兩種,兩者腳½相同,½產生的振盪頻
率略有差異,UC3843BN 較
KA3843
快了約
2KHz,fT
的增加會衍生出一些問題(例如:EMI 問題、短路問題),因
KA3843
較難買,所以新機種設計時,儘量½用
UC3843BN.
3.3.24 R1、R11、R12、C2(一次側迴路增益控制):
3843
內部有一個
Error AMP(誤差放大器),R1、R11、R12、C2
Error AMP
組成一個負回授電路,用來調整迴
路增益的穩定度,迴路增益,調整不恰當可½會造成振盪或輸出電壓不正確,一般
C2
½用立式積層電容(溫度持性較
½).
3.3.25 U2(Photo coupler)
展开预览

推荐帖子 最新更新时间:2022-08-13 19:22

说一下单片机IO扩展的一些问题
学单片机的小伙伴们都知道,单片机的IO口数量都是固定的,在做项目的时候,需要根据自己实际用到的IO数量,再综合考虑一下单片机自带的硬件资源,我们会选择不同封装的单片机。然而,当所需要用到的IO口数量大于该品牌单片机最大IO口数量的又怎么办呢?也许有人会说,换别的品牌的单片机不就好了,比如,总所周知,STC单片机最大的封装是64脚的,出去两个电源引脚,最大IO口数量可以达到62个,然而,假如我在一个
Jacktang 微控制器 MCU
MSP430F149小系统开发板实现RS232串口通信
/***************************************************** 程序功能:MCU不停向PC机发送数据,在屏幕上显示0~127对应           的ASCII字符 ------------------------------------------------------ 通信格式:N.8.1, 2400 ----------------
Aguilera 微控制器 MCU
好消息!Simple Switcher 家族又添新丁!——全新LMZ3闪亮登场!
好消息,好消息!Simple Switcher又有了新成员! 大家是否还记得之前《易电源的前世今生》这部精彩的短片呢?今天EEWORLD为大家带来了易电源外传,向大家介绍Simple Switcher的新成员――LMZ3。 观看地址:http://www.eeworld.com.cn/training/2014/yidianyuan_gk_0106/378.html LMZ3采
linjiang 模拟与混合信号
传感器采集
  我现在在用无线龙的cc2530的底板拓展心率传感器信息的采集以及组网这一部分。可是我们遇到了一个问题。在ADC采集时,原先代码通过电压值范围判断是哪个传感器,我不知道心率传感器范围?进而不知道怎么采集心率信息。我们卡在这很久了,求指导,万分感谢!!! 无线龙原始i/o代码 -------------------------------------------------------- //In
小欧阳 RF/无线
【TI首届低功耗设计大赛】FR5969之查找寄存器定义(ccs)
刚安装好CCS V6,貌似很好用的样子。创建工程后,ccs会帮我们自动生成一个main.c文件并直接打开,如图:拿到一块新的开发板我第一时间喜欢查看它的寄存器定义,这里我们右击头文件<msp430.h>可以打开该h文件,如图在里面找到我们所使用的芯片:MSP430FR5969并右击打开它,就可以看到里面的寄存器定义了,还是很方便很直观的 哦!接下去你就可以去操作这些寄存器开始编程了,祝你们顺利..
xinmeng_wit 微控制器 MCU
哪种技术最好?5G 或 Wi-Fi 6
本帖最后由 alan000345 于 2020-3-24 17:10 编辑 从无人驾驶汽车和智能家居,再到挽救生命的纳米生物技术设备和智能城市,如今行业内有许多关于各种全新物联网(IoT)应用的热点话题,而高速大容量无线连接便是将使这些智能连接设备实现美好互联的秘密武器。而这些连接中,向来存在两种“相爱相杀”的通信类别,一类是蜂窝网络,即2G、3G、4G和即将到来的5G;另一类则是Wi-Fi
alan000345 RF/无线

评论

登录/注册

意见反馈

求资源

回顶部
查找数据手册?

EEWorld Datasheet 技术支持

热门活动

相关视频

可能感兴趣器件

About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新更新 手机版 版权声明

北京市海淀区知春路23号集成电路设计园量子银座1305 电话:(010)82350740 邮编:100191

电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2022 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved
×