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如½設計返馳式隔離電源
本文以
FPS
為例來介紹如½設計返馳式隔離電源。設計電源供應器基本上是很花功夫的工½，需要對許
多變數反覆½演算與取捨。我們列出並說明一步一步的設計程序期望½設計電源供應器½容易一些。文
章最後之輔助設計軟體
FPS Design Assistant
包含本文介紹之相關計算式，
可讓設計過程更有效率。
如½設計
FLYBACK
隔離電源供應器
圖
1
是½用
FPS（Fairchild Power Switcher）返馳式隔離電源½換器的基本線路圖，本文並會
以此為參考線路來說明如½設計
FLYBACK
隔離電源供應器。因為運用整合
MOSFET、PWM
及其他周邊
源供應器會考慮變壓器之設計、輸出濾波電感、輸出與輸入電容的選擇及封閉迴路補償的計算。因此我
線路於單一封裝的
FPS，
比利用獨立之
MOSFET
及
PWM
控制器來設計電源供應器要簡單許多。
在設計電
們按照圖
1
之參考線路，依特定的步驟來設計我們所需之線路。最後附錄範例，則是利用此步驟而設計
的輔助軟體來幫助我們完成整個線路計算。
▲圖
1：基本的 flyback
隔離電源½換器
設計步驟
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的。因此此參考線路適合大部½的
FPS。
■步驟
1
決定系統規格：
◎輸入電壓範圍(V
linemin
及
V
linemax
)
◎輸入交流電頻率
◎最大輸出功率(P
out
)
◎預估的效率(η
eff
)：首先我們需要預估系統效率以計算最大輸入功率。當沒有資料供參考時，一般我
們會在½電壓輸出應用時，效率設在η
0.85。
以預設的效率可算出輸入功率為：
eff
本文將以目前的參考線路來說明設計的步驟。而幾乎所有
FPS
其第一腳至第四腳的功½定義是不變
= 0.7∼0.75。在高電壓輸出應用時則設η
eff
= 0.8∼
若在多組輸出的狀況下，每組輸出所½之比例係數為：
當的元件（如最適當的
FPS）
。
其中
P
o(n)
為第
N
組之最大輸出，若電源供應器只有單組輸出則
K
L(n)
=1，考慮最大輸入功率以選用適
■步驟
2
決定輸入濾波電容容值(C
DC
)及其電壓 V
DC
之範圍：
最大
V
DC
之漣波電壓如下式：
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應設定ΔV
DCmax
為√2V
linemin
的
10∼15％。
其中
D
ch
是
C
DC
電容充電工½週期如圖
2
所示。一般約為
0.2。對全範圍電壓輸入(85∼265V
rms
)，
▲圖
2：輸入濾波電容波½
由ΔV
DCmax
，可知最大及最小之
V
DC
■步驟
3
決定最大之工½週期比（D
max
）
：
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在 連 續 電 流 模 式 （
CCM
） 建 議 設 定 之
Dmax
小 於
0.5
以 避 免 次 諧 波 振 盪 （
sub-harmonic
，
oscillation）
。從（6）及（7）式表示輸出反射在一次側之電壓（V
RO
）與
MOSFET
的最大標稱電壓
（nominal
voltage）
有足夠的
MOSFET
耐壓條件下，可儘量設大
D
max
之值，一般
D
max
為
0.45。
■步驟
4
決定一次側之電感值：
得知½加在
MOSFET
的電壓會因
D
max
減少而降½。½亦會增加½於二次側整流二級體之電壓。因此在
不連續導通模式（discotinuous
conduction mode，DCM）
。工½模式的變換取決於負載電流與輸
入電壓的變化。因此以最大輸出電流與最小輸入電壓為條件設計一次側之電感。
Flyback
電源½換有兩種工½模式：連續導通模式（continuous
conduction mode，CCM）及
K
RF
＜1。對全範圍輸入電壓，合理之
K
RF
=0.3∼0.5。
其中
f
s
為切換頻率而
K
RF
是漣波因素如圖
3
所示。在
DCM
工½模式時，K
RF
=1；在 CCM
工½模式時，
而
MOSFET
的最大峰值電流及均方根電流如（9）及（10）式：
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檢查
MOSFET
之最大峰值電流是否½於
FPS
脈衝電流限流。
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