
一、旅行充电器●带光耦,431回授方案(性能相对较完善),适用于要求严格的市场.以下以联想标准品旅充(5V/500mA)C-P04RCC线路图纸进行阐述。此线路设计能满足以下的要求:◆输入电压范围=输......
一、旅行充电器
●带光耦,431回授方案(性能相对较完善),适用于要求严格的市场.
以下以联想标准品旅充(5V/500mA)C-P04RCC线路图纸进行阐述。
此线路设计能满足以下的要求:
◆输入电压范围=输入电压*10%
◆输出电压范围=输出电压*5%
◆输出电流范围=输出电流±50mA
◆输出电压纹波=输出电压*1%(输出电压≤9V时,定为100mV)
◆过流保护点≤输出电流+50mAMAX
◆过压保护点=输出电压*(1.1~1.5)
◆短路保护时输出电流≤额定输出电流
◆能满足安规认证要求(包括EMC要求)
◆空载损耗小于0.3W
1.零件选择
1.1R1保险电阻规格的选择:一般情况输出功率应为5W以内,则可选10R1W±5%
1.2C1,C2电解电容的规格选择随输入电压以及输出功率的变化而变化,若输入电压为90V~132V时,则电解电容的耐压选择200V即可,容量的选择则可遵循2uF/1W(输出功率),若输入电压为198V~264V时,则电解电容的耐压选择400V即可,容量的选择则可以遵循1uF/1W(输出功率),若输入电压为90V~264V时,则电解电容的耐压选择400V即可,容量的选择则可遵循2uF/1W(输出功率),若输入电压高于264V时,电解电容应选择更高耐压的.
1.3D1~D4整流二极管的选择:实际工作电流的2倍裕量即可,一般输出功率为15W以内则可选择1A/1000V的整流管1N4007。
1.4L1差模电感规格的选择会根据实际EMC及温升的调试状况作出选择.
1.5C5吸收电容规格的选择:一般情况会选择插件零件,耐压一般630V~1KV,容量的选择会根据EMC的调试情况作调整.万不得已时才选用SMD高压电容.
1.6D5吸收二极管规格的选择:原则上会选用快速或超快速整流二极管,不得已时选用慢速整流管1N4007也可以,对EMC调试较有利.
1.7T1变压器的规格选择:原则上来说输出功率在3W以内变压器可选用EE13规格,10W以内可选用EE16.
1.6Q1开关管规格的选择:输出功率为3W以内可用1A/600VTO-92封装的三极管或MOS管;输出功率为5W以内可用1A/600VTO-251封装的三极管或MOS管.
1.7R10和C11振荡电阻和电容规格的选择:尽可能选用误差精度高的,材质较好的.
1.10Q2调整管规格选择:一般选用高耐压小电流三极管,200≦hfe≦400.如
D471,C945等.
1.11R24,R25电流检测电阻规格选择:视过功率点的要求作相应调节.
1.12ZD1,R28,R8补偿回路规格选择:视短路电流的要求作相应调整,稳压管尽可能选用插件零件。
1.13IC1光耦规格选择:一般选用LTV817C(CTR值在200~400)即可.
1.14D8输出肖特基规格的选择:视变压器的设计及输出电压的规格而定,一般输出电压为5V~6V间时可选用40V耐压即可,耐流为输出电流的确1.5~2倍即可。
1.15C4,C7输出滤波电容规格选择:视输出电压和输出电流规格而定,一般耐压选择比输出电压高1V以上即可,但要考虑常用规格如6.3V,10V,16V,25V,35V等,容量可以820uF~1000uF/1A(输出电流)来定,具体情况视输出电压纹波的要求作调整。
1.16IC2稳压IC规格的选择:输出电压为4V以上则可选用的
TL431(Vref=2.5V)
输出电压为4V以下则可选用TL432(Vref=1.25V)。
1.17Q3恒流控制三极管规格选择:一般选用低电压的小电流的NPN三极管即可,如S8050,C945,S9014等。
1.18R13,R14取样电阻规格的选择:视输出电压的规格而定,要选用精密电阻误差为1%,一般使用SMD0603或SMD0805即可。
1.19TH1热敏电阻规格的选择:一般选用正温度系数10KR即可.
1.20R17,R18,R20,R21过流电阻规格选择:视输出电流的规格而定.
1.21C8,R12频率补偿回路规格选择:视输出纹波及负载动态响应而定.
1.22LF1输出共模电感规格选择:视EMC调试情况而定参数.
1.24ZD2输出稳压管规格选择:一般可选输出电压的1.1~1.5倍.
1.24PCB规格选择:大小视外壳尺寸而定,材质一般选用FR-194V0即可.
2.信赖性设计
1.1EMC规格设计:一般电源按信息类(EN60950)安规要求,依EN5502的EMC标准要求来设计,传导和辐射均需满足至少年3dB的裕量,(传导可以先用公司的仪器测试OK后方可外测).
1.2ESD静电规格设计:国标要求接触放电±4KV,空气放电±8KV,特殊情况按客户要求设计如:接触放电±8KV,空气放电±15KV,设计在选用物料时要尽可能选择耐静电高的零件,在PCBLAYOUT时注意留有尖端放电回路,如Y电容,变压器,光耦等跨接在初次级间的零件间要加尖端放电回路,其共模电感等储能元件间也应采用尖端放电回路.
1.3绝缘耐压规格设计:国标要求CLASSII类初次级间耐压为3KVac/5mA1min,CLASSI类初次级间耐压为1.8KVac/5mA1min,一般按国标设计即可,特殊情况依客户要求设计.
1.4绝缘电阻规格设计:国标要求初次级间绝缘电阻它应不小于7MΏ(500Vdc1min),考虑到天气及环境的影响,一般绝缘电阻规格设计为50MΏmin即可.
1.5操作温度规格设计:电源最常见的操作温度应为0°CTO40°C,此温度为设计者自定,特殊情况依客户要求而定.
1.6储存温度规格设计:电源最常见的操作温度应为-20°CTO70°C,此温度为设计者自定,特殊情况依客户要求而定
3.可COSTDOWN项目
3.1若客户没有认证要求,则可以省掉EMC电路元件,如:L1,C3,R8,R7,D5.
3.2若输入电压为单电压,则可将输入电容的规格改小.
3.3若输出电压纹波要求不严格时可将输出电容规格相应改小.
3.4若对短路保护要求不严格时,则可将ZD3,R15,R16补偿电路去掉.
3.5若不要求LED灯指示,则可以省掉LED1及R19
●不带光耦和431回授方案(性能相对较良好),适用于一般要求的市场.
以下以(5V/500mA)RCC线路图进行阐述。
此线路设计能满足以下要求:
◆输入电压范围=输入电压*10%
◆输出电压范围=输出电压*(10%~15%)
◆输出电流范围=输出电流±100mA
◆输出电压纹波=输出电压*1%(输出电压≤9V时,定为100mV)
◆过流保护点≤输出电流+100mAMAX
◆过压保护点=输出电压*(1.1~1.5)
◆短路保护时输出电流≤额定输出电流
◆能满足安规认证要求(包括EMC要求)
◆LED指示功能
1零件选择
1.1R1保险电阻规格的选择一般情况输出功率5W以内,侧可选择10R1W±5%.
1.2C1,C2电解电容的规格选择随输入电压及输出功率的变化而变化,若输入电压为90V~132V时,则电解电容的耐压选择200V就可,容量的选择则可遵循2uF/1W(输出功率),若输入电压为198V~264V时,则电解电容的耐压选择400V就可,容量的选择则可遵循1uF/1W(输出功率),若输入电压为90V~264V时,则电解电容的耐压选择400V即可,容量的选择则可遵循2uF/1W(输出功率),若输入电压高于264V时,电解电容应选择更高耐压的.
1.3D1~D4整流二极管的选择:实际工作电流的2倍裕量即可,一般输出功率为15W以内则可选择1A/1000V的整流管1N4007.
1.4L1差模电感规格的选择会根据实际EMC及温升的调试状况作选择.
1.5C3吸收电容规格的选择:一般情况会选择插件零件,耐压一般为630V~1KV容量选择会根据EMC的调试情况作调整.万不得已时才选用SMD高压电容.
1.6D5吸收二极管规格的选择:原则上会选用快速或超快速整流二极管,不得已时选用慢速整流管1N4007也可以,对EMC调试较有利.
1.7T1变压器的规格选择:原则上输出功率在3W以内变压器可选用EE13规格,10W以内可选用EE16.
1.8Q1开关管规格的选择:输出功率为3W以内可用1A/600VTO-92封装的三极管或MOS管;输出功率为5W以内可用1A/600VTO-251封装的三极管或MOS管.
1.9R10,C4振荡电阻和电容规格的选择:尽可能选用误差精度高,材质较好的.
1.10Q3调整管规格选择:一般选用高耐压小电流的三极管,200≦hfe≦400.如D471,C945等.
1.11ZD1,ZD2稳压管规格选择:一般ZD1取8.2V/0.5W,ZD2取6.2V/0.5W,尽可能选用插件零件.
1.12ZD3,R15,R16补偿回路规格选择:视短路电流的要求作相应调整,稳压管尽可能选用插件零件.
1.13IC1光耦规格选择:一般选用LTV817C(CTR值在200~400)即可.
1.14D8输出肖特基规格的选择:视变压器的设计及输出电压的规格而定,一输出电压为5V~6V间时可选用40V耐压即可,耐流为输出电流的确1.5~2倍即可.
1.15C8,C7输出滤波电容规格选择:视输出电压和输出电流规格而定,一般耐压选择比输出电压高1V以上即可,但要考虑常用规格如6.3V,10V,16V,25V,35V等,容量可以820uF~1000uF/1A(输出电流)来定,具体情况视输出电压纹波的要求作调整.
1.16Q2三极管规格选择:一般选用低电压小电流的PNP三极管即可,如S8550,S9015等.
1.17L1输出电感规格选择:视纹波要求而定参数,一般小于500mA可以省掉此零件.
1.18ZD4输出稳压管规格选择:一般可选输出电压为中心值的规格,误差精度尽量精确,如5.6V/0.5W1%..
1.19PCB规格选择:大小视外壳尺寸而定,旅充,座充,车充材质一般选用FR-194V01OZ即可,适配器输出功率大于24W则可选用CEM-194V0材质的PCB,厚度因外壳设计而定,一般1.0mm/1.2mm/1.6mm均为常用规格.
2信赖性设计
2.1EMC规格设计:一般电源按信息类(EN60950)安规要求,依EN55022的EMC标准要求来设计,传导和辐射均需满足至少年3dB的裕量,(传导可以先用公司的仪器测试OK后方可外测).
2.2ESD静电规格设计:国标要求为接触放电±4KV,空气放电±8KV,特殊情况按客户要求设计如:接触放电±8KV,空气放电±15KV,设计在选用物料时要尽可能选择耐静电高的零件,在PCBLAYOUT时注意留有尖端放电回路,如Y电容,变压器,光耦等跨接在初次级间的零件间要加尖端放电回路,其共模电感等储能元件间也应采用尖端放电回路.
2.3绝缘耐压规格设计:国标要求CLASSII类初次级间耐压为3KVac/5mA1min,CLASSI类初次级间耐压为1.8KVac/5mA1min,一般按国标设计即可,特殊情况依客户要求设计.
2.4绝缘电阻规格设计:国标要求初次级间绝缘电阻应不小于7MΏ(500Vdc1min),考虑到天气及环境的影响,一般绝缘电阻规格设计为50MΏmin即可.
2.5操作温度规格设计:电源最常见的操作温度为0°CTO40°C,此温度为设计者自定,特殊情况依客户要求而定.
2.6储存温度规格设计:电源最常见的操作温度为-20°CTO70°C,此温度为设计者自定,特殊情况依客户要求而定.
3可COSTDOWN项目
3.1若客户没有认证要求,则可以省掉EMC电路元件,如:L1,C3,R8,R7,D5.
3.2若输入电压为单电压,则可将输入电容的规格改小.
3.4若输出电压纹波要求不严格时可将输出电容规格相应改小.
3.4若对短路保护要求不严格时,则可将ZD3,R15,R16补偿电路去掉.
3.5若不要求LED灯指示,则可以省掉LED1及R19.
●简易无回馈方案(性能同变压器相似),适用于二阶市场.
以下以(5V/400mA)RCC线路图进行阐述。
此线路设计能满足以下要求:
◆输入电压范围=输入电压*10%
◆输出电压范围=输出电压*(15%~20%)
◆输出电流范围=输出电流±150mA
◆输出电压纹波=输出电压*2%(min)
◆短路保护时输出电流≤额定输出电流
◆LED指示功能
1零件选择
1.1F1保险电阻规格的选择一般情况输出功率为5W以内,则可选择10R1W±5%.
1.2C1电解电容的规格选择随输入电压及输出功率的变化而变化,若输入电压为90V~132V时,则电解电容的耐压选择200V即可,容量的选择则可遵循2uF/1W(输出功率),若输入电压为198V~264V时,则电解电容的耐压选择400V即可,容量的选择则可遵循1uF/1W(输出功率),若输入电压为90V~264V时,则电解电容的耐压选择400V即可,容量的选择则可遵循2uF/1W(输出功率),若输入电压高于264V时,电解电容应选择更高耐压的.
1.3D1~D4整流二极管的选择:实际工作电流的2倍裕量即可,一般输出功率为15W以内则可选择1A/1000V的整流管1N4007.
1.4C2吸收电容规格的选择:一般情况会选择插件零件,耐压一般为630V~1KV,容量的选择会根据EMC的调试情况作调整.万不得已时才选用SMD高压电容.
1.5D5吸收二极管规格的选择:原则上会选用快速或超快速整流二极管,不得已时选用慢速整流管1N4007也可以,对EMC调试较有利.
1.6T1变压器的规格选择:原则上输出功率在3W以内变压器可选用EE13规格,10W以内可选用EE16.
1.7Q1开关管规格的选择:输出功率为3W以内可用1A/600VTO-92封装的三极管或MOS管;输出功率为5W以内可用1A/600VTO-251封装的三极管或MOS管.
1.8R5和C4振荡电阻和电容规格的选择:尽可能选用误差精度高的,材质较好的.
1.9Q2调整管规格选择:一般选用高耐压小电流的三极管,200≦hfe≦400.如D471,C945等.
1.10ZD1稳压管规格选择:一般ZD1取3.3V/0.5W,尽可能选用插件零件.
1.11R3电流检测电阻规格选择:视整机的输出功率而定(可调节).
1.12D6,D7规格选择:一般选用1N4148插件零件即可.
1.13D8输出肖特基规格的选择:视变压器的设计及输出电压的规格而定,一般输出电压为5V~6V间时可选用40V耐压即可,耐流为输出电流的确2倍即可.
1.14C5输出滤波电容规格选择:视输出电压和输出电流规格而定,一般耐压选择比输出电压高1V以上即可,但要考虑常用规格如6.3V,10V,16V,25V,35V等,容量可以820uF~1000uF/1A(输出电流)来定,具体情况视输出电压纹波的要求作调整.
1.15PCB规格选择:大小视外壳尺寸而定,旅充,座充,车充材质一般选用FR-194V01OZ即可,适配器输出功率大于24W则可选用CEM-194V0材质的PCB,厚度因外壳设计而定,一般1.0mm/1.2mm/1.6mm均为常用规格.
2信赖性设计
2.1ESD静电规格设计:国标要求为接触放电±4KV,空气放电±8KV,特殊情况按客户要求设计如:接触放电±8KV,空气放电±15KV,设计在选用物料时要尽可能选择耐静电高的零件,在PCBLAYOUT时注意留有尖端放电回路,如Y电容,变压器,光耦等跨接在初次级间的零件间要加尖端放电回路,其共模电感等储能元件间也应采用尖端放电回路.
2.2绝缘耐压规格设计:国标要求CLASSII类初次级间耐压为3KVac/5mA1min,CLASSI类初次级间耐压为1.8KVac/5mA1min,一般按国标设计即可,特殊情况依客户要求设计.
2.3绝缘电阻规格设计:国标要求初次级间绝缘电阻应不小于7MΏ(500Vdc1min),考虑到天气及环境的影响,一般绝缘电阻规格设计为50MΏmin即可.
2.4操作温度规格设计:电源最常见的操作温度为0°CTO40°C,此温度为设计者自定,特殊情况依客户要求而定.
2.5储存温度规格设计:电源最常见的操作温度为-20°CTO70°C,此温度为设计者自定,特殊情况依客户要求而定.
3可COSTDOWN项目
3.1若输入电压为单电压,则可将输入电容的规格改小.
3.2若输出电压纹波要求不严格时可将输出电容规格相应改小.
3.3若不要求LED灯指示,则可以省掉LED1及R19
二、座式充电器●带LED转灯监控方案(性能相对较一般),适用于一般要求的市场.
以下以联想座充(4.2V/500mA)IC324线路图进行阐述。
此线路设计能满足以下要求:
◆输入电压范围=配套的旅充输出电压*5%(一般小于20Vdc)
◆输出电压范围=输出电压*5%(一般为4.2Vdc±0.05V)
◆输出电流范围=输出电流±50mA
◆输出电压纹波=输出电压*1%(输出电压≤9V时,定为100mV)
◆过流保护点≤输出电流+50mAMAX
◆短路保护时输出电流≤额定输出电流
◆LED转灯指示功能(空载或充满电亮绿灯,充电亮红灯,输出短路时灭灯)
1零件选择
1.1Q1,Q2,Q3,Q4三极管规格选择:选用普通NPN低压小电流三极管即可,其中Q1规格的选用视整机输出电流的大小而定,一般Ic取输出电流的2倍以上即可.如输出电流为500mA,则Q1选用SS8050(Ic=1.5A),Q2,Q3,Q4则可选用S8050(Ic=0.5A).
1.2IC1规格选择:一般选用TL431(ref=2.5V)1%即可,误差差精度越高,则输出电压越稳定.
1.3R1,R2,R3电压取样电阻规格选择:视输出电压而定,Vo={[(R1//R2)+R3]/(R1//R2)}*2.5,R1,R2,R3的误差精度越高,输出电压越准确,一般用1%0603SMD精密电阻,阻值尽可能选大,减小损耗.
1.4IC2运放规格选择:如果要控制双色灯转换则需要选用AZ324运放.
1.5LED1规格选择:一般选用红绿双色共阴灯即可.
1.6R19过流检测电阻规格选择:规格视输出电流而定(可调),尽可能用精密电阻,零件封装及功率要选择合适.
2信赖性设计
2.1操作温度规格设计:电源最常见的操作温度为0°CTO40°C,此温度为设计者自定,特殊情况依客户要求而定.
2.2储存温度规格设计:电源最常见的操作温度为-20°CTO70°C,此温度为设计者自定,特殊情况依客户要求而定.
2.3若要设计温度检测功能,则要选用充电管理IC来设计,如7205.
三、车载充电器●带LED灯方案(性能相对较一般),适用于一般要求的市场.
以下以联想车载(5.3V/400mA)MC34063线路图进行阐述。
此线路设计能满足以下要求:
◆输入电压范围=12Vdc~24Vdc
◆输出电压范围=输出电压*5%(一般小于9V)
◆输出电流范围=输出电流±100mA
◆输出电压纹波=输出电压*1%(输出电压≤9V时,定为100mV)
◆过流保护点≤输出电流+100mAMAX
◆短路保护时输出电流≤2*额定输出电流
◆满足E-MARK认证要求
◆LED灯指示功能
1.零件选择
1.1IC1控制芯片规格选择:一般选用MC34063,贴片和插件均可.
1.2D1续流二极管规格选择:一般选用输出电流的2倍以上均可,如1N5819.
1.3R1,R2过流检测电阻规格选择:视输出功率而定,功率要选择合适.
1.4EC1输入电解电容规格选择:一般不超过100uF
1.5L1输出电感规格选择:一般选用感量在100~200uH间,线径视输出电流的规格而定.
1.6R3,R4电压取样电阻规格选择:视输出电压而定,Vo=(R4+R3)/R4*1.25,R3,R4的误差精度越高,输出电压越准确,一般用1%0603SMD精密电阻.
1.7EC2输出电容规格选择:根据输出纹波要求而选择.一般以470uF~680uF/1A(输出电流).
2.信赖性设计
2.1操作温度规格设计:电源最常见的操作温度为0°CTO40°C,此温度为设计者自定,特殊情况依客户要求而定.
2.2储存温度规格设计:电源最常见的操作温度为-20°CTO70°C,此温度为设计者自定,特殊情况依客户要求而定.
2.3若要求过流,短路功能较严格,则可选用其它IC来设计,如TL494.
四、电源适配器●带光耦,431回授方案(性能相对较完善),适用于要求严格的市场.
以下以UC3842线路图进行阐述。
此线路设计能满足以下要求:
◆输入电压范围=输入电压*10%
◆输出电压范围=输出电压*5%
◆输出电流范围=输出电流(MIN)
◆输出电压纹波=输出电压*1%(输出电压≤9V时,定为100mV)
◆过流保护点≤输出电流*(1.2~2)
◆过压保护点=输出电压*(1.1~1.5)
◆短路保护时输出电流≤额定输出电流
◆能满足安规认证要求(包括EMC要求)
◆空载损耗小于0.5W(从2007.01.01开始欧盟标准为小于0.3W)
◆LED指示功能
1变压器计算:
变压器是整个电源供应器的重要核心,所以变压器的计算及验证是很重要的,以下即就DA-14B33变压器做介绍.
1.1决定变压器的材质及尺寸:
依据变压器计算公式
1.2决定一次侧滤波电容:
滤波电容的决定,可以决定电容器上的Vin(min),滤波电容越大,Vin(win)越高,可以做较大瓦数的Power,但相对价格亦较高。
1.3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/mm2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。
1.4决定Dutycycle(工作周期):
由以下公式可决定Dutycycle,Dutycycle的设计一般以50%为基准,Dutycycle若超过50%易导致振荡的发生。
1.6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。
1.7决定MOSFET及二次侧二极管的Stress(应力):
依据变压器的圈比关系,可以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)为准。
1.8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Photocoupler及TL431使用。
2DA-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,MarginTape=2.8mm(每边),剩余可绕面积=4.4mm.
◆假设fT=45KHz,Vin(min)=90V,η=0.7,=0.5(cosθ),Lp=1600Uh
◆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=0.86cm2,可绕面积(槽宽)=10mm,因MarginTape使用2.8mm,所以剩余可绕面积为4.4mm.
◆假设滤波电容使用47uF/400V,Vin(min)暂定90V。
◆决定变压器的线径及线数:
决定Dutycycle:
假设Np=44T,Ns=2T,VD=0.5(使用schottkyDiode)
决定MOSFET及二次侧二极管的Stress(应力):
◆其它:
因为输出为3.3V,而TL431的Vref值为2.5V,若再加上photocoupler上的压降约1.2V,将使得输出电压无法推动Photocoupler及TL431,所以必须另外增加一组线圈提供回授路径所需的电压。
假设NA2=4T使用0.35ψ线,则
◆变压器的接线图:
3零件选用:
零件位置(标注)请参考线路图:(DA-14B33Schematic)
3.1FS1:由变压器计算得到Iin值,以此Iin值(0.42A)可知使用公司共享料2A/250V,设计时亦须考虑Pin(max)时的Iin是否会超过保险丝的额定值。
3.2TR1(热敏电阻):电源启动的瞬间,由于C1(一次侧滤波电容)短路,导致Iin电流很大,虽然时间很短暂,但亦可能对Power产生伤害,所以必须在滤波电容之前加装一个热敏电阻,以限制开机瞬间Iin在Spec之内(115V/30A,230V/60A),但因热敏电阻亦会消耗功率,所以不可放太大的阻值(否则会影响效率),一般使用SCK053(3A/5Ω),若C1电容使用较大的值,则必须考虑将热敏电阻的阻值变大(一般使用在大瓦数的Power上)。
3.3VDR1(突波吸收器):当雷极发生时,可能会损坏零件,进而影响Power正常动作,所以必须在靠AC输入端(Fuse之后),加上突波吸收器来保护Power(一般常用07D471K),但若有价格上考虑,可先忽略不装。
3.4CY1,CY2(Y-Cap):Y-Cap一般可分为Y1及Y2电容,若ACInput有FG(3Pin)一般使用Y2-Cap,ACInput若为2Pin(只有L,N)一般使用Y1-Cap,Y1与Y2的差异,除了价格外(Y1较昂贵),绝缘等级及耐压亦不同(Y1称为双重绝缘,绝缘耐压约为Y2的两倍,且在电容的本体上会有“回”符号或注明Y1),此电路因为有FG所以使用Y2-Cap,Y-Cap会影响EMI特性,一般而言越大越好,但须考虑漏电及价格问题,漏电(LeakageCurrent)必须符合安规须求(3Pin公司标准为750uAmax)。
3.5CX1(X-Cap)、RX1:X-Cap为防制EMI零件,EMI可分为Conduction及Radiation两部分,Conduction规范一般可分为:FCCPart15JClassB、CISPR22(EN55022)ClassB两种,FCC测试频率在450K~30MHz,CISPR22测试频率在150K~30MHz,Conduction可在厂内以频谱分析仪验证,Radiation则必须到实验室验证,X-Cap一般对低频段(150K~数M之间)的EMI防制有效,一般而言X-Cap愈大,EMI防制效果愈好(但价格愈高),若X-Cap在0.22uf以上(包含0.22uf),安规规定必须要有泄放电阻(RX1,一般为1.2MΩ1/4W)。
3.6LF1(CommonChoke):EMI防制零件,主要影响Conduction的中、低频段,设计时必须同时考虑EMI特性及温升,以同样尺寸的CommonChoke而言,线圈数愈多(相对的线径愈细),EMI防制效果愈好,但温升可能较高。
3.7BD1(整流二极管):将AC电源以全波整流的方式转换为DC,由变压器所计算出的Iin值,可知只要使用1A/600V的整流二极管,因为是全波整流所以耐压只要600V即可。
3.8C1(滤波电容):由C1的大小(电容值)可决定变压器计算中的Vin(min)值,电容量愈大,Vin(min)愈高但价格亦愈高,此部分可在电路中实际验证Vin(min)是否正确,若ACInput范围在90V~132V(Vc1电压最高约190V),可使用耐压200V的电容;若ACInput范围在90V~264V(或180V~264V),因Vc1电压最高约380V,所以必须使用耐压400V的电容。
3.9D2(辅助电源二极管):整流二极管,一般常用FR105(1A/600V)或BYT42M(1A/1000V),两者主要差异:
1.耐压不同(在此处使用差异无所谓)
2.VF不同(FR105=1.2V,BYT42M=1.4V)
3.10R10(辅助电源电阻):主要用于调整PWMIC的VCC电压,以目前使用的3843而言,设计时VCC必须大于8.4V(时),但为考虑输出短路的情况,VCC电压不可设计的太高,以免当输出短路时不保护(或输入瓦数过大)。
3.11C7(滤波电容):辅助电源的滤波电容,提供PWMIC较稳定的直流电压,一般使用100uf/25V电容。
3.12Z1(Zener二极管):当回授失效时的保护电路,回授失效时输出电压冲高,辅助电源电压相对提高,此时若没有保护电路,可能会造成零件损坏,若在3843VCC与3843Pin3脚之间加一个ZenerDiode,当回授失效时ZenerDiode会崩溃,使得Pin3脚提前到达1V,以此可限制输出电压,达到保护零件的目的.Z1值的大小取决于辅助电源的高低,Z1的决定亦须考虑是否超过Q1的VGS耐压值,原则上使用公司的现有料(一般使用1/2W即可).
3.13R2(启动电阻):提供3843第一次启动的路径,第一次启动时透过R2对C7充电,以提供3843VCC所需的电压,R2阻值较大时,turnon的时间较长,但短路时Pin瓦数较小,R2阻值较小时,turnon的时间较短,短路时Pin瓦数较大,一般使用220KΩ/2。.
3.14R4(LineCompensation):高、低压补偿用,使3843Pin3脚在90V/47Hz及264V/63Hz接近一致(一般使用750KΩ~1.5MΩ1/4W之间)。
3.15R3,C6,D1(Snubber):此三个零件组成Snubber,调整Snubber的目的:1.当Q1off瞬间会有Spike产生,调整Snubber可以确保Spike不会超过Q1的耐压值,2.调整Snubber可改善EMI.一般而言,D1使用1N4007(1A/1000V)EMI特性会较好.R3使用2电阻,C6的耐压值以两端实际压差为准(一般使用耐压500V的陶质电容)。
3.16Q1(N-MOS):目前常使用的为3A/600V及6A/600V两种,6A/600V的RDS(ON)较3A/600V小,所以温升会较低,若IDS电流未超过3A,应该先以3A/600V为考虑,并以温升记录来验证,因为6A/600V的价格高于3A/600V许多,Q1的使用亦需考虑VDS是否超过额定值。
3.18R8:R8的作用在保护Q1,避免Q1呈现浮接状态。
3.18R7(Rs电阻):3843Pin3脚电压最高为1V,R7的大小须与R4配合,以达到高低压平衡的目的,一般使用2电阻,设计时先决定R7后再加上R4补偿,一般将3843Pin3脚电压设计在0.85V~0.95V之间(视瓦数而定,若瓦数较小则不能太接近1V,以免因零件误差而顶到1V)。
3.19R5,C3(RCfilter):滤除3843Pin3脚的噪声,R5一般使用1KΩ1/8W,C3一般使用102P/50V的陶质电容,C3若使用电容值较小者,重载可能不开机(因为3843Pin3瞬间顶到1V);若使用电容值较大者,也许会有轻载不开机及短路Pin过大的问题。
3.20R9(Q1Gate电阻):R9电阻的大小,会影响到EMI及温升特性,一般而言阻值大,Q1turnon/turnoff的速度较慢,EMI特性较好,但Q1的温升较高、效率较低(主要是因为turnoff速度较慢);若阻值较小,Q1turnon/turnoff的速度较快,Q1温升较低、效率较高,但EMI较差,一般使用51Ω-150Ω1/8W。
3.21R6,C4(控制振荡频率):决定3843的工作频率,可由DataSheet得到R、C组成的工作频率,C4一般为10nf的电容(误差为5%),R6使用精密电阻,以DA-14B33为例,C4使用103P/50VPE电容,R6为3.74KΩ1/8W精密电阻,振荡频率约为45KHz。
3.22C5:功能类似RCfilter,主要功用在于使高压轻载较不易振荡,一般使用101P/50V陶质电容。
3.23U1(PWMIC):3843是PWMIC的一种,由PhotoCoupler(U2)回授信号控制DutyCycle的大小,Pin3脚具有限流的作用(最高电压1V),目前所用的3843中,有KA3843(SAMSUNG)及UC3843BN()两种,两者脚位相同,但产生的振荡频率略有差异,UC3843BN较KA3843快了约2KHz,fT的增加会衍生出一些问题(例如:EMI问题、短路问题),因KA3843较难买,所以新机种设计时,尽量使用UC3843BN。
3.24R1、R11、R12、C2(一次侧回路增益控制):3843内部有一个ErrorAMP(误差放大器),R1、R11、R12、C2及ErrorAMP组成一个负回授电路,用来调整回路增益的稳定度,回路增益,调整不恰当可能会造成振荡或输出电压不正确,一般C2使用立式积层电容(温度持性较好)。
3.25U2(Photocoupler)光耦合器(Photocoupler)主要将二次侧的信号转换到一次侧(以电流的方式),当二次侧的TL431导通后,U2即会将二次侧的电流依比例转换到一次侧,此时3843由Pin6(output)输出off的信号(Low)来关闭Q1,使用Photocoupler的原因,是为了符合安规需求(primacytosecondary的距离至少需5.6mm)。
3.26R13(二次侧回路增益控制):
控制流过Photocoupler的电流,R13阻值较小时,流过Photocoupler的电流较大,U2转换电流较大,回路增益较快(需要确认是否会造成振荡),R13阻值较大时,流过Photocoupler的电流较小,U2转换电流较小,回路增益较慢,虽然较不易造成振荡,但需注意输出电压是否正常。
3.27U3(TL431)、R15、R16、R18
3.28R14,C9(二次侧回路增益控制):控制二次侧的回路增益,一般而言将电容放大会使增益变慢;电容放小会使增益变快,电阻的特性则刚好与电容相反,电阻放大增益变快;电阻放小增益变慢,至于何谓增益调整的最佳值,则可以Dynamicload来量测,即可取得一个最佳值。
3.29D4(整流二极管):
因为输出电压为3.3V,而输出电压调整器(OutputVoltageRegulator)使用TL431(Vref=2.5V)而非TL432(Vref=1.25V),所以必须多增加一组绕组提供Photocoupler及TL431所需的电源,因为U2及U3所需的电流不大(约10mA左右),二极管耐压值100V即可,所以只需使用1N4148(0.15A/100V)。
3.30C8滤波电容:因为U2及U3所需电流不大,所以只要使用1u/50V即可。
3.31D5(整流二极管):输出整流二极管,D5的使用需考虑:
a.电流值
b.二极管的耐压值
以DA-14B33为例,输出电流4A,使用10A的二极管(Schottky)应该可以,但经点温升验证后发现D5温度偏高,所以必须换为15A的二极管,因为10A的VF较15A的VF值大。耐压部分40V经验证后符合,因此最后使用15A/40VSchottky。
3.32C10,R17(二次侧snubber):D5在截止的瞬间会有spike产生,若spike超过二极管(D5)的耐压值,二极管会有被击穿的危险,调整snubber可适当的减少spike的电压值,除保护二极管外亦可改善EMI,R17一般使用1/2W的电阻,C10一般使用耐压500V的陶质电容,snubber调整的过程(264V/63Hz)需注意R17,C10是否会过热,应避免此种情况发生。
3.33C11,C13(滤波电容):二次侧第一级滤波电容,应使用内阻较小的电容(LXZ,YXA…),电容选择是否洽当可依以下三点来判定:
a.输出Ripple电压是符合规格
b.电容温度是否超过额定值
c.电容值两端电压是否超过额定值
3.34R19(假负载):适当的使用假负载可使线路更稳定,但假负载的阻值不可太小,否则会影响效率,使用时亦须注意是否超过电阻的额定值(一般设计只使用额定瓦数的一半)。
3.35L3,C12(LC滤波电路):LC滤波电路为第二级滤波,在不影响线路稳定情况下,一般会将L3放大(电感量较大),如此C12可使用较小电容值。
4信赖性设计
4.1EMC规格设计:一般电源按信息类(EN60950)安规要求,依EN5502的EMC标准要求来设计,传导和辐射均需满足至少年3dB的裕量,(传导可以先用公司的仪器测试OK后方可外测).
4.2ESD静电规格设计:国标要求接触放电±4KV,空气放电±8KV,特殊情况按客户要求设计如:接触放电±8KV,空气放电±15KV,设计在选用物料时要尽可能选择耐静电高的零件,在PCBLAYOUT时注意留有尖端放电回路,如Y电容,变压器,光耦等跨接在初次级间的零件间要加尖端放电回路,其共模电感等储能元件间也应采用尖端放电回路.
4.3绝缘耐压规格设计:国标要求CLASSII类初次级间耐压为3KVac/5mA1min,CLASSI类初次级间耐压为1.8KVac/5mA1min,一般按国标设计即可,特殊情况依客户要求设计.
4.4绝缘电阻规格设计:国标要求初次级间绝缘电阻应不小于7MΏ(500Vdc1min),考虑到天气及环境的影响,一般绝缘电阻规格设计为50MΏmin即可.
4.5操作温度规格设计:电源最常见的操作温度为0°CTO40°C,此温度为设计者自定,特殊情况依客户要求而定.
4.6储存温度规格设计:电源最常见的操作温度为-20°CTO70°C,此温度为设计者自定,特殊情况依客户要求而定
5可COSTDOWN项目
5.1若客户没有认证要求,则可以省掉EMC电路元件,
如:CY1,CY2,CX1,RX1,LF1,C10,R7.
5.2若输入电压为单电压,则可将输入电容的规格改小.
5.3若输出电压纹波要求不严格时可将输出电容规格相应改小.
5.4若对雷击测试要求不严格,可去掉VDR1压敏电阻.
5.5若对输入浪涌测试要求不严格,可去掉TR1热敏电阻.
5.6若不要求LED灯指示,则可以省掉LED1及R19