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設計流程簡介
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.
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.
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)
=
LpxIp
x
100
Gauss
NpxAe
2
3
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(cm
2
)
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
為
Adapter(有外殼)則應取 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/mm
2
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。
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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
(
Vo
+
V
D
)
x
(1
−
D
)
=
Np
Vin
(min)
xD
N
S
=
二次側圈數
N
P
=
一次側圈數
Vo =
輸出電壓
V
D
=
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:
Ip
=
Iav
+
1
∆
I
2
Iav
=
Pout
Vin
(min)
xDx
η
∆
I
=
Vin
(min)
P
x
Lp
f
Ip =
一次側峰值電流
Iav =
一次側平均電流
Pout =
輸出瓦數
η
=
效率
f
=
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
及
TL431
½用。
3.2.9
將所得資料代入
B
(max)
=
LpxIp
x
100
Gauss
公式中，如此可得出
NpxAe
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
f
T
= 45 KHz
，Vin(min)=90V，
η
=0.7，P.F.=0.5(cosθ)，
Lp=1600 Uh
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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=0.86cm
2
，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:
Iin
=
Pout
13.2
=
=
0.42
A
Vin
(min)
x
η
x
cos
θ
90
x
0.7
x
0.5
假設
N
P
½用
0.32ψ的線
電流密度=
0.42
0.32
3.14
x
2
2
=
0.42
=
1.286
A
3.14
x
0.1024
可繞圈數=
剩餘可繞面績
4 .4
=
=
12.57
圈
(
0.32
+
0.03
)
線徑
假設
Secondary
½用
0.35ψ的線
電流密度=
4
0.35
3.14
x
2
2
=
4
=
44.07
A
3.14
x
0.0289
假設½用
4P，則
電流密度=
可繞圈數=
44.07
=
11.02
A
4
4 .4
=
11.57
圈
(
0.35
+
0.03
)
決定
Duty cycle:
假設
Np=44T，Ns=2T，V
D
=0.5(½用 schottky Diode)
Ns
(
Vo
+
V
D
)(
1
−
D
)
=
Np
Vin
(min)
D
2
(
3.3
+
0.5
)(
1
−
D
)
⇒
D
=
48.2%
=
44
90
D
決定
Ip
值:
1
Ip
=
Iav
+ ∆
I
2
Iav
=
Pout
13.2
=
=
0.435
A
Vin
(min)
x
η
xD
90
x
0.7
x
0.482
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∆
I
=
Vin
(min)
D
90
0.482
x
=
x
=
0.603
A
Lp
f
1600
u
45
K
0.603
=
0.737
A
2
Ip
=
0.435
+
決定輔助電源的圈數:
假設輔助電源=12V
Ns
3.8
=
N
A
1
12
2
3 .8
=
N
A
1
12
N
A1
=6.3
圈
假設½用
0.23ψ的線
可繞圈數=
4 .4
=
19.13
圈
(0.23
+
0.02)
若
N
A1
=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)+
=
380
+
44
(
3.3
+
0.5
)
2
Np
(
Vo
+
V
D
)
Ns
=463.6V
Diode(D5)=輸出電壓(Vo)+
=
3 .3
+
2
x
380
44
Ns
x
最高輸入電壓(380V)
Np
=20.57V
Diode(D4)=
輸出電壓
(
N
A
2
)
+
=
6 .6
+
Ns
x
最高輸入電壓
(380
V
)
Np
4
x
380
=41.4V
44
其它:
因為輸出為
3.3V，而 TL431
的
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
無法推動
Photo coupler
及
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
N
A2
= 4T
½用
0.35ψ線，則
可繞圈數=
4Tx2P
4 .4
=
11.58
T
，所以可將
N
A2
定為
(
0.35
+
0.03
)
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Ns
3 .8
=
N
A
2
V
A
2
B
(max)
=
2 3 .8
=
4
V
A
2
⇒
V
A
2
=
7.6
V
LpxIp
1600
x
0.737
x
100 (
Gauss
)
=
x
100
=
3116.3
Gauss
NpxAe
44
x
0.86
變壓器的接線圖:
0.32Φx1Px22T
0.35Φx4Px2T
0.32Φx1Px22T
0.35Φx2Px4T
0.23Φx2Px6T
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
是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
在
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。
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