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请参考资识库中讲明. 3.2 变压器计算:
变压器是整个电源供应器的重要核心,因此变压器的计算及验证是专门重要的,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:
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依据变压器计算公式
B(max)?LpxIpx100Gauss NpxAe? B(max) = 铁心饱合的磁通密度(Gauss) ? Lp = 一次侧电感值(uH) ? Ip = 一次侧峰值电流(A) ? Np = 一次侧(主线圈)圈数 ? Ae = 铁心截面积(cm)
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? 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,因此一般取3000~3500 Gauss之间,若所设计的power为Adapter(有外壳)则应取3000 Gauss左右,以幸免铁心因高温而饱合,一般而言铁心的尺寸越大,Ae越高,因此能够做较大瓦数的Power。
3.2.2 决定一次侧滤波电容:
滤波电容的决定,能够决定电容器上的Vin(min),滤波电容越大,Vin(win)越高,能够做较大瓦数的Power,但相对价格
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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/mm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):
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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。
Ns(Vo?VD)x(1?D)? NpVin(min)xD? NS = 二次侧圈数 ? NP = 一次侧圈数 ? Vo = 输出电压 ? VD= 二极管顺向电压
? Vin(min) = 滤波电容上的谷点电压 ? D = 工作周期(Duty cycle)
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3.2.5 决定Ip值:
Ip?Iav?12?I Iav?PoutVin(min)xDx?
?I?Vin(min)LpxPf ? Ip = 一次侧峰值电流 ? Iav = 一次侧平均电流 ? Pout = 输出瓦数 ? ??效率
? f?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,能够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。
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3.2.9 将所得资料代入B(max)?LpxIpx100Gauss公式中,如此可得出NpxAeB(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:
? 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.
? 假设fT = 45 KHz ,Vin(min)=90V,?=0.7,P.F.=0.5(cos
θ),Lp=1600 Uh
? 计算式:
? 变压器材质及尺寸:
? 由以上假设可知材质为PC-40,尺寸=EI-28,
Ae=0.86cm,可绕面积(槽宽)=10mm,因Margin Tape使用2.8mm,因此剩余可绕面积为4.4mm.
? 假设滤波电容使用47uF/400V,Vin(min)暂定90V。
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