开关稳压电源设计

变压器的接线图:

3.3 零件选用:
零件位置(标注)请参考线路图: (DA-14B33 Schematic)
3.3.1 FS1保险丝:
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。
3.3.2 TR1(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)。
3.3.3 VDR1(突波吸收器):
当雷极发生时，可能会损坏零件，进而影响Power 的正常动作，所
以必须在靠AC 输入端 (Fuse 之后)，加上突波吸收器来保护
0.32Φx1Px22T
0.32Φx1Px22T
0.35Φx2Px4T
0.35Φx4Px2T
0.23Φx2Px6T
设计流程简介
Power(一般常用07D471K)，但若有价格上的考虑，可先忽略不装。
3.3.4 CY1，CY2(Y-Cap):
Y-Cap 一般可分为Y1 及Y2 电容，若AC Input 有FG(3 Pin)一般使
用Y2- Cap ， AC Input 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(Leakage Current )必须符合安规须求(3Pin 公司标准为750uA
max)。
3.3.5 CX1(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: FCC Part 15J Class B 、 CISPR
22(EN55022) Class B 两种 ， FCC测试频率在450K~30MHz，CISPR
22 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1.2MΩ 1/4W)。
3.3.6 LF1(Common Choke):
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Common Choke 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。
3.3.7 BD1(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。
3.3.8 C1(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AC Input 范围在90V~132V (Vc1 电压最高约190V)，
可使用耐压200V 的电容;若AC Input 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。
3.3.9 D2(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)
3.3.10 R10(辅助电源电阻):
主要用于调整PWM IC 的VCC 电压，以目前使用的3843 而言，设
计时VCC 必须大于8.4V(Min. Load 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)。
3.3.11 C7(滤波电容):
辅助电源的滤波电容，提供PWM IC 较稳定的直流电压，一般使用
100uf/25V 电容。
3.3.12 Z1(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3843
VCC 与3843 Pin3 脚之间加一个Zener Diode，当回授失效时Zener
Diode 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).
3.3.13 R2(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3843 VCC 所需的电压，R2 阻值较大时，turn on的时间较长，
但短路时Pin 瓦数较小，R2 阻值较小时，turn on的时间较短，短路
时Pin 瓦数较大，一般使用220KΩ/2W M.O。.
3.3.14 R4 (Line Compensation):
高、低压补偿用，使3843 Pin3 脚在90V/47Hz 及264V/63Hz 接近一
致(一般使用750KΩ~1.5MΩ 1/4W 之间)。
3.3.15 R3，C6，D1 (Snubber):
此三个零件组成Snubber，调整Snubber 的目的:1.当Q1 off 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2W M.O.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)。
3.3.16 Q1(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。
3.3.17 R8:
R8 的作用在保护Q1，避免Q1 呈现浮接状态。
3.3.18 R7(Rs 电阻):
3843 Pin3 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2W M.O.电阻，设计时先决定R7 后再加上
R4 补偿，一般将3843 Pin3 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)。
3.3.19 R5，C3(RC filter):
滤除3843 Pin3 脚的噪声，R5 一般使用1KΩ 1/8W，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3843 Pin3 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。
3.3.20 R9(Q1 Gate 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，Q1 turn
on / turn off 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turn off速度较慢);若阻值较小， Q1 turn on / turn
off 的速度较快，Q1 温升较低、效率较高，但EMI 较差，一般使用
51Ω-150Ω 1/8W。
3.3.21 R6，C4(控制振荡频率):
决定3843 的工作频率，可由Data Sheet 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/50V PE电容，R6 为3.74KΩ 1/8W 精密电阻，
振荡频率约为45 KHz。
3.3.22 C5:
功能类似RC filter，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。
3.3.23 U1(PWM IC):
3843 是PWM IC 的一种，由Photo Coupler (U2)回授信号控制Duty
Cycle 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(S.T.)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。
3.3.24 R1、R11、R12、C2(一次侧回路增益控制):
3843 内部有一个Error AMP(误差放大器)，R1、R11、R12、C2 及
Error AMP 组成一个负反馈电路，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)。
3.3.25 U2(Photo coupler)
光耦合器(Photo coupler)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Photo coupler 的原因，是为了符合安规需求(primacy to
secondary的距离至少需5.6mm)。