开关电源设计很全的资料

开关电源设计方案1. 导言开关电源是一种将交流电转换为直流电的电源设备。

它具有高转换效率、小体积、轻重量等特点，被广泛应用于电子设备中。

本文将介绍开关电源的基本工作原理、设计流程以及几个常见的开关电源设计方案。

2. 开关电源的工作原理开关电源的工作原理包括输入滤波、整流、能量存储、调节和输出等步骤。

以下是一个典型的开关电源的工作原理图：开关电源工作原理图开关电源工作原理图1.输入滤波：交流电通过电源的输入端，首先经过输入滤波电路。

该电路使用电容和电感元件，去除交流电中的高频噪声和干扰，使得电源输入的电流更加稳定。

2.整流：经过滤波的交流电信号，经过整流桥或整流管，被转换为一个较高的直流电压。

整流桥通常由4个二极管组成，它们交替导通，使得输入交流电的正半周和负半周都能够被转换为正向的直流电。

3.能量存储：整流后的直流电压通过电容器进行存储。

电容器的作用是储存电荷以平滑输出电压，防止输出电压的波动。

4.调节：开关电源通常具有可调节输出电压的功能。

这是通过调整开关管的导通和截止时间来实现的。

调节电路通常由一片PWM控制芯片和电路反馈元件（如电感、变压器等）组成，以控制开关频率和占空比。

5.输出：经过调节后的直流电压，通过输出滤波电路去除残余的高频噪声，然后供给电子设备的负载。

3. 开关电源设计流程设计一个功能稳定、安全可靠的开关电源需要经过以下几个步骤：3.1 确定设计规格在开始设计之前，需要明确电源的输入和输出要求。

输入要求包括交流电的电压范围、频率、输入的稳定性等；输出要求包括直流电的电压、电流、纹波与噪声等。

3.2 选择拓扑结构常见的开关电源拓扑结构有多种，如Boost、Buck、Buck-Boost、Flyback等。

根据实际需求选择最适合的拓扑结构。

3.3 确定主要元件参数根据设计规格和拓扑结构，确定主要元件的参数，如开关管、变压器、电感、电容等。

3.4 确定控制策略根据实际需求，选择合适的控制策略，如PWM控制、电流模式控制等。

电源开关设计的基本概念工作在开关两种状态下的电路，就叫开关电路。

利用开关电路设计的电源，叫开关电源。

驱动电路：不同的电路对驱动电路要求不同有的驱动电路是一个PWM控制器，比如步进电机的驱动有的驱动电路是一个电压放大器，例如功放中的前置放大器有的驱动电路是一个电流放大器，例如音箱的驱动电路就是一个音频率功率放大器电源开关的使用较为复杂，甚至让大多数电子产品设计人员都感到困惑，特别是对那些非电源管理专家而言。

在各种各样的应用中，例如：便携式电子产品、消费类电子产品、工业或电信系统等，广大设计人员正越来越多地使用电源开关。

这些电源开关的使用方式多种多样，包括控制、排序、电路保护、配电甚至是系统电源开启管理等。

当然，每一种用法都需要有不同特性的电源开关解决方案。

本文针对在不同应用中设计人员使用电源开关时需要考虑的重要规范和概念进行了总结，并介绍了一些可能的解决方案，旨在帮助设计人员选择一种最佳方案。

很明显，在选择电源开关前我们应该问自己的第一个问题就是：我们想要用这个开关来做什么？虽然这是一个简单的问题，但答案却能帮助我们定义完美的产品。

使用电源开关的方式有数种，最为常见的是：1控制、配电和排序(即开启/关闭电源轨来启用某个子系统或者为多个负载配电)2短路保护或者过电流/过电压保护(USB电流限制、传感器保护、电源轨短路保护)3管理接通浪涌电流(即电容充电时)4选择电源(即多路复用或ORing)或者负载分配。

开关电源定义及应用开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的导通与截止．将直流电**为高频率的交流电提供给变压器进行变压，从而产生所需要的一组或多组电压的电源。

开关电源由以下几个部分组成：一、主电路从交流电网输入、直流输出的全过程，包括：1、输入滤波器：其作用是将电网存在的杂波过滤，同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公共电网。

2、整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，以供下一级变换。

3、逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分，频率越高，体积、重量与输出功率之比越小。

开关电源设计（精通型）一、开关电源基本原理及分类1. 基本原理开关电源的工作原理是通过控制开关器件的导通与关断，实现电能的高效转换。

它主要由输入整流滤波电路、开关变压器、输出整流滤波电路和控制电路组成。

在开关电源中，开关器件将输入的交流电压转换为高频脉冲电压，通过开关变压器实现电压的升降，经过输出整流滤波电路，得到稳定的直流电压。

2. 分类（1）PWM（脉冲宽度调制）型开关电源：通过调节脉冲宽度来控制输出电压，具有高效、高精度等特点。

（2）PFM（脉冲频率调制）型开关电源：通过调节脉冲频率来控制输出电压，适用于负载变化较大的场合。

二、开关电源关键技术与设计要点1. 高频变压器设计（1）选用合适的磁芯材料，保证变压器在高频工作时的磁通密度不超过饱和磁通密度。

（2）合理设计变压器的绕组匝数比，以满足输出电压和电流的要求。

（3）考虑变压器损耗，包括铜损、铁损和杂散损耗，确保变压器具有较高的效率。

2. 开关器件的选择与应用（1）开关频率：根据开关电源的设计要求，选择合适的开关频率。

（2）电压和电流等级：确保开关器件能承受最大电压和电流。

（3）功率损耗：选择低损耗的开关器件，提高开关电源的效率。

（4）驱动方式：根据开关器件的特点，选择合适的驱动电路。

3. 控制电路设计（1）稳定性：确保控制电路在各种工况下都能稳定工作。

（2）精度：提高控制电路的采样精度，降低输出电压的波动。

（3）保护功能：设置过压、过流、短路等保护功能，提高开关电源的可靠性。

三、开关电源设计实例分析1. 确定设计指标输入电压：AC 85265V输出电压：DC 24V输出电流：4.17A效率：≥90%2. 高频变压器设计选用EE型磁芯，计算磁芯尺寸、绕组匝数和线径。

3. 开关器件选择根据设计指标，选择一款适合的MOSFET作为开关器件。

4. 控制电路设计采用UC3842作为控制芯片，设计控制电路，实现开关电源的稳压输出。

5. 实验验证搭建实验平台，对设计的开关电源进行测试，验证其性能指标是否符合要求。

开关电源全套设计方案开关电源是一种常用的电源变换装置，它能将一种电源的电压变换为另一种电压，并可通过开关器件进行开关控制。

开关电源具有高效率、小体积、轻重量、稳定性好等特点，在各个领域得到广泛应用。

一、设计方案概述本设计方案通过分析需求，确定了设计目标和主要性能指标，然后选择适当的拓扑结构，确定了关键器件和参数，最后进行了电路设计和参数调试。

二、设计目标和主要性能指标1. 输入电压范围：AC 220V±10%2. 输出电压：DC 12V3. 输出功率：100W4. 效率：≥85%5. 输出稳定性：±2%6. 过载保护：输出短路时自动断开7. 过温保护：超过设定温度时自动断开三、选择适当的拓扑结构本设计采用了开关变换器的常见拓扑结构——反激式开关电源，具有简单的电路结构和较高的转换效率。

四、选择关键器件和参数1. 开关管（MOS管）：根据输出功率和转换效率的要求，选择合适的MOS管，具有较低的开通电阻和导通损耗。

2. 反馈电路：通过反馈电路实现稳定输出电压和过载保护功能，选择合适的电压反馈元件和电流感测元件。

3. 输出滤波电容：选择合适的输出滤波电容，使输出电压具有较小的纹波和噪声。

4. 控制电路：选择合适的控制电路，实现对开关管的开关控制，避免过流和过载。

五、电路设计和参数调试1. 输入电路设计：包括输入滤波电容、输入稳压电路等，目的是提供稳定的输入电压。

2. 开关电源主要电路设计：包括开关管、反馈电路、输出滤波电容等，保证输出电压的稳定性和过载保护功能。

3. 控制电路设计：根据开关管的特性选择适当的控制电路，实现对开关管的开关控制。

4. 参数调试：根据设计目标和性能指标，通过不断调整各个元件的参数，以达到设计要求。

六、总结本设计方案采用反激式开关电源的拓扑结构，通过合理选择关键器件和参数，进行电路设计和参数调试，可以满足输入电压范围为AC 220V±10%，输出电压为DC 12V，输出功率为100W的要求。

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) = 鐵心飽合的磁通密度(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為Adapter(有外殼)則應取3000 Gauss左右,以避免鐵心因高溫而飽合,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,但相對價格亦較高.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的槽寬,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,只能當做參考值,最終應以溫昇記錄為準.3.2.4 決定Duty cycle (工作週期):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 =⌝工作週期(Duty cycle)3.2.5 決定Ip值: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.若輸出電壓為5V以下,且必須使用TL431而非TL432時,須考慮多一組繞組提供Photo coupler及TL431使用.3.2.9 將所得資料代入公式中,如此可得出B(max),若B(max)值太高或太低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(槽寬)=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:λ"由以上假設可知材質為PC-40,尺寸=EI-28,Ae=0.86cm2,可繞面積(槽寬)=10mm,因Margin Tape使用2.8mm,所以剩餘可繞面積為4.4mm.假設濾波電容使用47uF/400V,Vin(min)暫定90V."λ決定變壓器的線徑及線數:假設NP使用0.32ψ的線"電流密度=可繞圈數="假設Secondary使用0.35ψ的線電流密度=假設使用4P,則"電流密度=可繞圈數=決定Dutyλ cycle:假設Np=44T,Ns=2T,VD=0.5(使用schottky Diode)"決定Ip值:λλ決定輔助電源的圈數:假設輔助電源=12VNA1=6.3圈假設使用0.23ψ的線可繞圈數=若NA1=6Tx2P,則輔助電源=11.4V決定MOSFET及二次側二極體的Stress(應力):λMOSFET(Q1) =最高輸入電壓(380V)+ ==463.6VDiode(D5)=輸出電壓(Vo)+ x最高輸入電壓(380V)==20.57VDiode(D4)== =41.4V其它:λ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,將使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NA2 = 4T使用0.35ψ線,則可繞圈數= ,所以可將NA2定為4Tx2Pλ變壓器的接線圖:λ3.3 零件選用:零件位置(標註)請參考線路圖: (DA-14B33 Schematic)由變壓器計算得到Iin值,以此Iin值(0.42A)可知使用公司共用料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,但亦可能對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),但因熱敏電阻亦會消耗功率,所以不可放太大的阻值(否則會影響效率),一般使用SCK053(3A/5Ω),若C1電容使用較大的值,則必須考慮將熱敏電阻的阻值變大(一般使用在大瓦數的Power上).3.3.3 VDR1(突波吸收器):當雷極發生時,可能會損壞零件,進而影響Power的正常動作,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),但若有價格上的考量,可先忽略不裝.3.3.4 CY1,CY2(Y-Cap):Y-Cap一般可分為Y1及Y2電容,若AC Input有FG(3 Pin)一般使用Y2- Cap , AC Input若為2Pin(只有L,N)一般使用Y1-Cap,Y1與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,絕緣耐壓約為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所以使用Y2-Cap,Y-Cap會影響EMI 特性,一般而言越大越好,但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).3.3.5 CX1(X-Cap)、RX1:X-Cap為防制EMI零件,EMI可分為Conduction及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 一般對低頻段(150K ~ 數M之間)的EMI防制有效,一般而言X-Cap愈大,EMI防制效果愈好(但價格愈高),若X-Cap在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,主要影響Conduction 的中、低頻段,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防制效果愈好,但溫昇可能較高.3.3.7 BD1(整流二極體):將AC電源以全波整流的方式轉換為DC,由變壓器所計算出的Iin值,可知只要使用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):由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)愈高但價格亦愈高,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),可使用耐壓200V的電容;若AC Input 範圍在90V~264V(或180V~264V),因Vc1電壓最高約380V,所以必須使用耐壓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(在此處使用差異無所謂)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的VCC電壓,以目前使用的3843而言,設計時VCC必須大於8.4V(Min. Load時),但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,一般使用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,可能會造成零件損壞,若在3843 VCC與3843 Pin3腳之間加一個Zener Diode,當回授失效時Zener Diode會崩潰,使得Pin3腳提前到達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低,Z1的決定亦須考慮是否超過Q1的VGS耐壓值,原則上使用公司的現有料(一般使用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對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,但短路時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,一般使用220KΩ/2W M.O..3.3.14 R4 (Line Compensation):高、低壓補償用,使3843 Pin3腳在90V/47Hz及264V/63Hz接近一致(一般使用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使用1N4007(1A/1000V)EMI特性會較好.R3使用2W M.O.電阻,C6的耐壓值以兩端實際壓差為準(一般使用耐壓500V的陶質電容).3.3.16 Q1(N-MOS):目前常使用的為3A/600V及6A/600V兩種,6A/600V的RDS(ON)較3A/600V小,所以溫昇會較低,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的使用亦需考慮VDS是否超過額定值.3.3.17 R8:R8的作用在保護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,以達到高低壓平衡的目的,一般使用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,若瓦數較小則不能太接近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,R5一般使用1KΩ 1/8W,C3一般使用102P/50V的陶質電容,C3若使用電容值較小者,重載可能不開機(因為3843 Pin3瞬間頂到1V);若使用電容值較大者,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,會影響到EMI及溫昇特性,一般而言阻值大,Q1 turn on / turn off的速度較慢,EMI特性較好,但Q1的溫昇較高、效率較低(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溫昇較低、效率較高,但EMI較差,一般使用51Ω-150Ω 1/8W.3.3.21 R6,C4(控制振盪頻率):決定3843的工作頻率,可由Data Sheet得到R、C組成的工作頻率,C4一般為10nf的電容(誤差為5%),R6使用精密電阻,以DA-14B33為例,C4使用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:功能類似RC filter,主要功用在於使高壓輕載較不易振盪,一般使用101P/50V陶質電容.3.3.23 U1(PWM IC):3843是PWM IC的一種,由Photo Coupler (U2)回授信號控制Duty Cycle的大小,Pin3腳具有限流的作用(最高電壓1V),目前所用的3843中,有KA3843(SAMSUNG)及UC3843BN(S.T.)兩種,兩者腳位相同,但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,儘量使用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及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,調整不恰當可能會造成振盪或輸出電壓不正確,一般C2使用立式積層電容(溫度持性較好).3.3.25 U2(Photo coupler)光耦合器(Photo coupler)主要將二次側的信號轉換到一次側(以電流的方式),當二次側的TL431導通後,U2即會將二次側的電流依比例轉換到一次側,此時3843由Pin6 (output)輸出off的信號(Low)來關閉Q1,使用Photo coupler的原因,是為了符合安規需求(primacy to secondary的距離至少需5.6mm).3.3.26 R13(二次側迴路增益控制):控制流過Photo coupler的電流,R13阻值較小時,流過Photo coupler的電流較大,U2轉換電流較大,迴路增益較快(需要確認是否會造成振盪),R13阻值較大時,流過Photo coupler的電流較小,U2轉換電流較小,迴路增益較慢,雖然較不易造成振盪,但需注意輸出電壓是否正常.3.3.27 U3(TL431)、R15、R16、R18調整輸出電壓的大小, ,輸出電壓不可超過38V(因為TL431 VKA最大為36V,若再加Photo coupler的VF值,則Vo應在38V以下較安全),TL431的Vref為2.5V,R15及R16並聯的目的使輸出電壓能微調,且R15與R16並聯後的值不可太大(儘量在2KΩ以下),以免造成輸出不準.3.3.28 R14,C9(二次側迴路增益控制):控制二次側的迴路增益,一般而言將電容放大會使增益變慢;電容放小會使增益變快,電阻的特性則剛好與電容相反,電阻放大增益變快;電阻放小增益變慢,至於何謂增益調整的最佳值,則可以Dynamic load來量測,即可取得一個最佳值.3.3.29 D4(整流二極體):因為輸出電壓為 3.3V,而輸出電壓調整器(Output Voltage Regulator)使用TL431(Vref=2.5V)而非TL432(Vref=1.25V),所以必須多增加一組繞組提供Photo coupler及TL431所需的電源,因為U2及U3所需的電流不大(約10mA左右),二極體耐壓值100V即可,所以只需使用1N4148(0.15A/100V).3.3.30 C8(濾波電容):因為U2及U3所需的電流不大,所以只要使用1u/50V即可.3.3.31 D5(整流二極體):輸出整流二極體,D5的使用需考慮:a. 電流值b. 二極體的耐壓值以DA-14B33為例,輸出電流4A,使用10A的二極體(Schottky)應該可以,但經點溫昇驗証後發現D5溫度偏高,所以必須換為15A的二極體,因為10A的VF較15A的VF 值大.耐壓部分40V經驗証後符合,因此最後使用15A/40V Schottky.3.3.32 C10,R17(二次側snubber) :D5在截止的瞬間會有spike產生,若spike超過二極體(D5)的耐壓值,二極體會有被擊穿的危險,調整snubber可適當的減少spike的電壓值,除保護二極體外亦可改善EMI,R17一般使用1/2W的電阻,C10一般使用耐壓500V的陶質電容,snubber調整的過程(264V/63Hz)需注意R17,C10是否會過熱,應避免此種情況發生.3.3.33 C11,C13(濾波電容):二次側第一級濾波電容,應使用內阻較小的電容(LXZ,YXA…),電容選擇是否洽當可依以下三點來判定:a. 輸出Ripple電壓是符合規格b. 電容溫度是否超過額定值c. 電容值兩端電壓是否超過額定值3.3.34 R19(假負載):適當的使用假負載可使線路更穩定,但假負載的阻值不可太小,否則會影響效率,使用時亦須注意是否超過電阻的額定值(一般設計只使用額定瓦數的一半).3.3.35 L3,C12(LC濾波電路):LC濾波電路為第二級濾波,在不影響線路穩定的情況下,一般會將L3 放大(電感量較大),如此C12可使用較小的電容值.4 設計驗証:(可分為三部分)a. 設計階段驗証b. 樣品製作驗証c. QE驗証4.1 設計階段驗証設計實驗階段應該養成記錄的習慣,記錄可以驗証實驗結果是否與電氣規格相符,以下即就DA-14B33設計階段驗証做說明(驗証項目視規格而定).4.1.1 電氣規格驗証:4.1.1.1 3843 PIN3腳電壓(full load 4A) :90V/47Hz = 0.83V115V/60Hz = 0.83V132V/60Hz = 0.83V180V/60Hz = 0.86V230V/60Hz = 0.88V264V/63Hz = 0.91V4.1.1.2 Duty Cycle , fT:4.1.1.3 Vin(min) = 100V (90V / 47Hz full load)4.1.1.4 Stress (264V / 63Hz full load) :Q1 MOSFET:4.1.1.5 輔助電源(開機,滿載)、短路Pin max.:4.1.1.6 Static (full load)Pin(w) Iin(A) Iout(A) Vout(V) P.F. Ripple(mV) Pout(w) eff90V/47Hz 18.7 0.36 4 3.30 0.57 32 13.22 70.7115V/60Hz 18.6 0..31 4 3.30 0.52 28 13.22 71.1132V/60Hz 18.6 0.28 4 3.30 0.50 29 13.22 71.1180V/60Hz 18.7 0.21 4 3.30 0.49 30 13.23 70.7230V/60Hz 18.9 0.18 4 3.30 0.46 29 13.22 69.9264V/60Hz 19.2 0.16 4 3.30 0.45 29 13.23 68.94.1.1.7 Full Range負載(0.3A-4A)(驗証是否有振盪現象)4.1.1.8 回授失效(輸出輕載)Vout = 8.3V⎢90V/47HzVout = 6.03V⎢264V/63Hz4.1.1.9 O.C.P.(過電流保護)90V/47Hz = 7.2A264V/63Hz = 8.4A4.1.1.10 Pin(max.)90V/47Hz = 24.9W264V/63Hz = 27.1W4.1.1.11 Dynamic testH=4A,t1=25ms,slew Rate = 0.8A/ms (Rise)L=0.3A,t2=25ms,slew Rate = 0.8A/ms (Full)90V/47Hz264V/63Hz4.1.1.12 HI-POT test:HI-POT test一般可分為兩種等級:輸入為3 Pin(有FG者),HI-POT test為1500Vac/1⌝ minute.Y-CAP使用Y2-CAP輸入為2 Pin(無FG者),HI-POT test為3000Vac/1⌝ minute.Y-CAP使用Y1-CAPDA-14B33屬於輸入3 PIN HI-POT test 為1500Vac/1 minute.4.1.1.13 Grounding test:輸入為3 Pin(有FG者),一般均要測接地阻(Grounding test),安規規定FG到輸出線材(輸出端)的接地電阻不能超過100MΩ(2.5mA/3 Second).4.1.1.14 溫昇記錄設計實驗定案後(暫定),需針對整體溫昇及EMI做評估,若溫昇或EMI無法符合規格,則需重新實驗.溫昇記錄請參考附件,D5原來使用BYV118(10A/40V Schottky barrier 肖特基二極管),因溫昇較高改為PBYR1540CTX(15A/40V).4.1.1.15 EMI測試:EMI測試分為二類:Conduction(傳導干擾)⌝Radiation(幅射干擾)⌝前者視規範不同而有差異(FCC : 450K - 30MHz,CISPR 22 :150K - 30MHz),前者可利用廠內的頻譜分析儀驗証;後者(範圍由30M - 300MHz,則因廠內無設備必須到實驗室驗証,Conduction,Radiation測試資料請參考附件) .4.1.1.16 機構尺寸:設計階段即應對機構尺寸驗証,驗証的項目包括: PCB尺寸、零件限高、零件禁置區、螺絲孔位置及孔徑、外殼孔寸….,若設計階段無法驗証,則必須在樣品階段驗証.4.1.2 樣品驗証:樣品製作完成後,除溫昇記錄、EMI測試外(是否需重新驗証,視情況而定),每一台樣品都應經過驗証(包括電氣及機構尺寸),此階段的電氣驗証可以以ATE(Chroma)測試來完成,ATE測試必須與電氣規格相符.4.1.3 QE驗証:QE針對工程部所提供的樣品做驗証,工程部應提供以下交件及樣品供QE驗証.。

开关电源设计报告一、系统原理与理论分析计算本文以UC3842为核心控制部件，设计一款DC36V~60V输入，DC6.5V/4A 输出的单端反激式开关稳压电源。

开关电源控制电路是一个电压、电流双闭环控制系统。

变换器的幅频特性由双极点变成单极点，因此，增益带宽乘积得到了提高，稳定幅度大，具有良好的频率响应特性。

其电路原理图如图1所示。

1、简要介绍其工作原理：本电路有三部分组成：主电路，控制电路和保护电路。

其中主电路采用的是单端反激式电路，它是升降压变换器的推演并加隔离变压器而得。

此电路的优点是：电路简单，能高效提供直流输出，且它是所有电路拓扑中输入电压范围最宽的。

这对于输入环境恶劣发热负载时比较好的。

它的缺点是：输出纹波较大，但这可以通过在输出端增加一级LC滤波器来减小纹波。

这种电路通常适合应用在输出功率在250W以下，电压和负载的调整率在5%~8%左右的电路中。

反激式电路也有电流连续和电流断续两种工作模式，但值得注意的是反激式电路工作于电流连续模式下会显著降低磁芯的利用率，所以本文设计电路工作在电流断续模式下。

控制电路是开关电源的核心部分，控制的好坏直接影响电路的整体性能，在这个电路中采用的是以UC3842为核心的峰值电流型双闭环控制模式。

即在输出电压闭环的控制系统中增加直接或间接的电流反馈控制。

电流模式控制可以使系统的稳定性增强，稳定域扩大，改善系统的动态性能，消除了输出电压中由输入电压引入的低频纹波。

保护电路是开关电源中必不可少的补充，在这个电路中引入了输入过流保护、输出过流保护、输出过压保护、过热保护等。

其中输入过流保护是通过在原边引入取样电阻R14，接到UC3842的3脚，当R14上的电压超过1V，会关断PWM的输出从而起到保护作用，输出过压保护是通过输出电压分压后送到误差放大器的反相端，和电压基准比较从而来控制R9的电压，来控制UC3842的输出占空比，达到输出电压稳压的作用。

C6用来滤除芯片反馈网络调节误差比较器的输出端（1脚）的高频迭加信号。

开关电源指的是利用开关管进行开关控制的电源，相较于传统的线性电源，开关电源具有体积小、效率高、可靠性强等优点，因此得到了广泛的应用。

开关电源的原理和设计手册是开发和应用工程师们必备的基础知识，本文将围绕开关电源的原理和设计手册展开详细的介绍。

一、开关电源的工作原理1. 开关电源的基本结构开关电源一般由整流器、滤波器、开关管、变压器、控制电路、稳压电路等部分组成。

其中开关管作为关键部件，通过不断地打开和关闭来控制电压的变化，从而实现电源的输出。

2. 开关电源的工作原理开关电源的工作原理是通过开关管控制输入电压的断断续续，将高压直流电转换成低压直流电，再通过稳压电路保证输出电压的稳定性。

在开关管导通时，电压源充电，并将能量储存在电感中；在开关管关断时，电感释放能量，输出电压使负载得到供电。

二、开关电源的设计手册1. 开关电源设计的基本流程（1）确定设计需求和规格要求在设计开关电源之前，需要明确所需的电压、电流、功率等参数，以及工作环境、安全标准等规格要求。

（2）选择合适的开关元件和辅助元件根据设计需求，选择合适的开关管、变压器、电感、电容等元件，保证电源的性能和可靠性。

（3）设计控制电路和稳压电路通过合理的控制电路和稳压电路设计，实现对输入电压的精确控制和输出电压的稳定性。

（4）进行系统仿真和调试利用仿真软件对设计的开关电源进行系统仿真，验证电源的性能和稳定性，并在实际电路中进行调试和优化。

2. 开关电源的设计要点（1）电源的高效率高效率是开关电源设计的重要目标，可通过合理选择元件和优化电路结构来提高电源的效率。

（2）电源的稳定性稳定的输出电压是电源设计的关键，需要通过稳压电路和反馈控制来保证电源输出的稳定性。

（3）电源的过流、过压、过温保护为了保护电源和负载安全，需要在设计中考虑过流、过压、过温保护功能，避免出现意外故障和损坏。

（4）电源的EMI设计开关电源在工作时会产生电磁干扰，需要在设计中考虑电源的EMI设计，减小对周围电路的干扰。

1目录1 开关电源的特点与分类 (1)1.1 线性、开关电源的特点 (1)1.2 开关电源的电路类型 (1)1.3 开关电源的工作模式 (4)1.4 零电压开关(ZVS)和零电流开关(ZCS)方式 (5)2 开关电源的拓扑结构 (8)2.1 BUCK变换器的基本原理 (8)2.2 BOOST变换器的基本原理 (9)2.3 BUCK/BOOST变换器的基本原理 (10)2.4 反激变换器的基本原理 (12)2.5 正激变换器的基本原理 (16)2.6 推挽式变换器的基本原理 (18)2.7 电流型半桥变换器的基本原理 (20)2.7.1 基本原理 (20)2.7.2 控制要求 (23)2.8 电压式半桥式变换器 (24)2.9 全桥式变换器的基本原理 (25)2.10 半桥LLC谐振变换器的基本原理 (27)3 变压器的设计 (33)3.1 变压器的工作原理 (33)3.2 变压器的模型 (35)3.3 高频变压器对磁芯材料的要求 (37)3.4 高频变压器设计考虑的几个问题 (38)3.5 寄生参数和影响 (39)3.6 高频变压器设计步骤 (41)4 高频变压器的绕组 (48)4.1 Ansys 有限元分析软件 (48)4.2 通电导线的集肤和邻近效应 (53)4.3 不同绕组结构对高频变压器电磁参数的影响 (54)4.4 不同绕组结构高频变压器的设计示例 (58)5 AC/DC开关电源实例 (63)5.1 65W 反激开关开关电源 (63)5.1.1 产品特色 (64)5.1.2 典型应用及引脚功能描述 (65)5.1.3 TOP264-271 功能描述 (66)5.1.4 65 W通用输入适配器电源 (70)5.2 24W 反激开关电源的设计 (74)5.2.1 电路原理图 (74)5.2.2 电路描述 (76)5.2.3 变压器规格 (78)5.3 带PFC的半桥谐振LLC开关电源 (80)5.3.1 PFC电路 (80)5.3.2 LLC部分 (86)5.4 120W/19V双开关反激式开关电源 (116)5.4.1 FAN6920介绍 (116)5.4.2 功能说明 (119)5.4.3 电路图 (140)6 DC/DC开关电源实例 (141)6.1 隔离式正激DC-DC变换器 (141)6.1.1 基本性能和典型应用 (142)6.1.2 应用信息 (144)6.1.3 控制信息 (160)6.2 30W正激DC/DC开关电源 (169)6.2.1 产品特色 (170)6.2.2 功能描述 (171)6.2.3 引脚功能描述 (172)6.2.4 DPA-Switch产品系列功能描述 (173)6.2.5 正激30 W开关电源 (175)6.3 6-42V输入、5V输出的DC/DC变换器 (178)6.3.1 LM25574芯片介绍 (178)6.3.2 工作描述 (181)6.3.3 应用信息 (191)6.4 500W DC/DC变换器 (203)6.4.1 L6599简介 (203)6.4.2 全桥LLC 变换器的工作原理分析 (204)6.4.3 LLC 全桥谐振变换器主电路参数设计 (208)6.4.4 LLC 全桥谐振变换器控制电路参数设计 (209)6.5 120W/24V LLC谐振变换器 (211)6.5.1 引言 (211)6.5.2 工作原理和基波近似 (213)6.5.3 设计流程 (224)7 LED电源实例 (233)7.1 50W 直流小功率恒流源 (233)7.1.1 功能介绍 (233)7.1.2 典型电路和实际电路 (235)7.2 交流大功率恒流源 (245)7.2.1 芯片特性和引脚功能 (245)7.2.2 充电电流控制的工作原理 (247)7.2.3 混合控制 (PWM+PFM) (252)7.2.4 电流检测 (253)7.2.5 软启动和输出电压调节 (258)7.2.6 功能设置 (260)7.3 交流18W LED恒流源驱动 (276)7.3.1 电源管理芯片DU8633 (278)7.3.2 电路参数设计 (279)7.4 70W LED 照明灯电源 (285)7.4.1 BCM 升压 PFC 转换器的基本工作原理 (288)7.4.2 准谐振反激式转换器的工作原理 (290)7.4.3 设计思路 (292)7.4.4 直流-直流部分 (298)7.5 16.8 W/24V LED反激式驱动电源 (310)7.5.1 芯片描述 (310)7.5.2 电源设计 (324)8 数字电源实例 (327)8.1 UCD3138的数字电源 (327)8.1.1 器件概述 (327)8.1.2 描述 (336)8.1.3 总体概览、系统模块与IDE计算 (347)8.1.4 DPWM工作模式 (352)8.1.5 自动模式开关 (358)8.1.6 滤波器 (364)8.1.7 典型应用 (367)8.2 小功率数字充电电源 (379)8.2.1 国内外数字电源发展现状 (380)8.2.2 设计指标 (382)8.2.3 系统总体设计 (383)8.2.4 基于L6562的PFC电路设计 (385)8.2.5 控制软件 (391)9 参考文献 (397)1开关电源的特点与分类1.1线性、开关电源的特点线性电源（Swiching Mode Power Supply）首先通过工频变压器降压，再用整流桥整流，之后利用功率半导体器件工作在线性放大状态，通过调节调整管的线性阻抗来达到调节输出电压的目的。