如何選擇充電器電路圖講解（他們的在設計時如何選型）

2023-09-13 12:04:15 1

● 帶光耦,431 回授方案(性能相對較完善),適用於要求嚴格的市場.

以下以聯想標準品旅充（5V/500mA）C-P04 RCC 線路圖紙進行闡述。

此線路設計能滿足以下的要求：

◆ 輸入電壓範圍=輸入電壓* 10%

◆ 輸出電壓範圍=輸出電壓* 5%

◆ 輸出電流範圍=輸出電流 ± 50mA

◆ 輸出電壓紋波=輸出電壓 * 1%（輸出電壓≤9V 時，定為100mV）

◆ 過流保護點≤輸出電流 50mA MAX

◆ 過壓保護點=輸出電壓 *( 1.1~1.5)

◆ 短路保護時輸出電流≤額定輸出電流

◆ 能滿足安規認證要求(包括 EMC 要求)

◆ 空載損耗小於 0.3W

1.零件選擇

1.1R1 保險電阻規格的選擇：一般情況輸出功率應為5W 以內,則可選10R1W±5%

1.2C1,C2 電解電容的規格選擇隨輸入電壓以及輸出功率的變化而變化,若輸入電壓為90V~132V 時，則電解電容的耐壓選擇200V 即可，容量的選擇則可遵循2uF/1W（輸出功率），若輸入電壓為198V~264V 時，則電解電容的耐壓選擇400V 即可，容量的選擇則可以遵循1uF/1W（輸出功率），若輸入電壓為90V~264V 時，則電解電容的耐壓選擇400V 即可，容量的選擇則可遵循2uF/1W（輸出功率），若輸入電壓高於264V 時，電解電容應選擇更高耐壓的.

1.3D1~D4 整流二極體的選擇:實際工作電流的2 倍裕量即可,一般輸出功率為15W 以內則可選擇1A/1000V 的整流管1N4007。

1.4L1 差模電感規格的選擇會根據實際EMC 及溫升的調試狀況作出選擇.

1.5C5 吸收電容規格的選擇:一般情況會選擇插件零件,耐壓一般630V~1KV, 容量的選擇會根據EMC 的調試情況作調整.萬不得已時才選用SMD 高壓電容.

1.6D5 吸收二極體規格的選擇:原則上會選用快速或超快速整流二極體,不得已時選用慢速整流管1N4007 也可以,對EMC 調試較有利.

1.7T1 變壓器的規格選擇:原則上來說輸出功率在3W 以內變壓器可選用EE13 規格,10W 以內可選用EE16.

1.6Q1 開關管規格的選擇:輸出功率為3W 以內可用1A/600V TO-92 封裝的三 極管或MOS 管;輸出功率為5W 以內可用1A/600V TO-251 封裝的三極體或MOS 管.

1.7R10 和C11 振蕩電阻和電容規格的選擇:儘可能選用誤差精度高的,材質較好的.

1.10Q2 調整管規格選擇:一般選用高耐壓小電流三極體,200≦hfe≦400.如

D471,C945 等.

1.11R24,R25 電流檢測電阻規格選擇:視過功率點的要求作相應調節.

1.12ZD1,R28,R8 補償迴路規格選擇:視短路電流的要求作相應調整,穩壓管儘可能選用插件零件。

1.13IC1 光耦規格選擇:一般選用LTV817C(CTR 值在200~400)即可.

1.14D8 輸出肖特基規格的選擇:視變壓器的設計及輸出電壓的規格而定,一般輸出電壓為5V~6V 間時可選用40V 耐壓即可,耐流為輸出電流的確1.5~2倍即可。

1.15C4,C7 輸出濾波電容規格選擇:視輸出電壓和輸出電流規格而定,一般耐壓選擇比輸出電壓高1V 以上即可,但要考慮常用規格如6.3V,10V,16V,25V,35V 等,容量可以820uF~1000uF/1A(輸出電流)來定,具體情況視輸出電壓紋波的要求作調整。

1.16IC2 穩壓IC 規格的選擇:輸出電壓為4V 以上則可選用的

TL431(Vref=2.5V)

輸出電壓為4V 以下則可選用TL432(Vref=1.25V)。

1.17Q3 恆流控制三極體規格選擇:一般選用低電壓的小電流的NPN 三極體即可,如S8050, C945,S9014 等。

1.18R13,R14 取樣電阻規格的選擇:視輸出電壓的規格而定,要選用精密電阻 誤差為1%,一般使用SMD 0603 或SMD0805 即可。

1.19TH1 熱敏電阻規格的選擇:一般選用正溫度係數10KR 即可.

1.20R17,R18,R20,R21 過流電阻規格選擇:視輸出電流的規格而定.

1.21C8,R12 頻率補償迴路規格選擇:視輸出紋波及負載動態響應而定.

1.22LF1 輸出共模電感規格選擇:視EMC 調試情況而定參數.

1.24ZD2 輸出穩壓管規格選擇:一般可選輸出電壓的1.1~1.5 倍.

1.24PCB 規格選擇:大小視外殼尺寸而定,材質一般選用FR-1 94V0 即可.

2. 信賴性設計

1.1EMC 規格設計:一般電源按信息類(EN60950)安規要求,依EN5502 的EMC標準要求來設計,傳導和輻射均需滿足至少年3dB 的裕量,(傳導可以先用公司的儀器測試OK 後方可外測).

1.2ESD 靜電規格設計:國標要求接觸放電±4KV,空氣放電±8KV,特殊情況按客戶要求設計如:接觸放電±8KV,空氣放電±15KV,設計在選用物料時要儘可能選擇耐靜電高的零件,在PCB LAYOUT 時注意留有尖端放電迴路,如Y 電容,變壓器,光耦等跨接在初次級間的零件間要加尖端放電迴路,其共模電感等儲能元件間也應採用尖端放電迴路.

1.3絕緣耐壓規格設計:國標要求 CLASSII 類初次級間耐壓為3KVac/5mA 1min,CLASSI 類初次級間耐壓為1.8KVac/5mA 1min,一般按國標設計即可,特殊情況依客戶要求設計.

1.4絕緣電阻規格設計:國標要求初次級間絕緣電阻它應不小於7MΏ(500Vdc1min),考慮到天氣及環境的影響,一般絕緣電阻規格設計為50MΏ min 即可.

1.5操作溫度規格設計:電源最常見的操作溫度應為 0°C TO 40°C,此溫度為設計者自定,特殊情況依客戶要求而定.

1.6儲存溫度規格設計:電源最常見的操作溫度應為-20°C TO 70°C,此溫度為設計者自定,特殊情況依客戶要求而定

3. 可 COST DOWN 項目

3.1若客戶沒有認證要求,則可以省掉 EMC 電路元件,如:L1,C3,R8,R7,D5.

3.2若輸入電壓為單電壓,則可將輸入電容的規格改小.

3.3若輸出電壓紋波要求不嚴格時可將輸出電容規格相應改小.

3.4若對短路保護要求不嚴格時,則可將 ZD3,R15,R16 補償電路去掉.

3.5若不要求 LED 燈指示,則可以省掉LED1 及R19

●不帶光耦和 431 回授方案(性能相對較良好),適用於一般要求的市場.

以下以（5V/500mA） RCC 線路圖進行闡述。

此線路設計能滿足以下要求：

◆輸入電壓範圍=輸入電壓* 10%

◆輸出電壓範圍=輸出電壓*( 10%~15%)

◆輸出電流範圍=輸出電流 ± 100mA

◆輸出電壓紋波=輸出電壓 * 1%（輸出電壓≤9V 時，定為100mV）

◆ 過流保護點≤輸出電流 100mA MAX

◆過壓保護點=輸出電壓 *( 1.1~1.5)

◆短路保護時輸出電流≤額定輸出電流

◆能滿足安規認證要求(包括 EMC 要求)

◆LED 指示功能

1 零件選擇

1.1R1 保險電阻規格的選擇一般情況輸出功率5W 以內,側可選擇10R1W±5%.

1.2C1,C2 電解電容的規格選擇隨輸入電壓及輸出功率的變化而變化,若輸入電壓為90V~132V 時，則電解電容的耐壓選擇200V 就可，容量的選擇則可遵循2uF/1W（輸出功率），若輸入電壓為198V~264V 時，則電解電容的耐壓選擇400V 就可，容量的選擇則可遵循1uF/1W（輸出功率），若輸入電壓為90V~264V 時，則電解電容的耐壓選擇400V 即可，容量的選擇則可遵循2uF/1W（輸出功率），若輸入電壓高於264V 時，電解電容應選擇更高耐壓的.

1.3D1~D4 整流二極體的選擇:實際工作電流的2 倍裕量即可,一般輸出功率為15W 以內則可選擇1A/1000V 的整流管1N4007.

1.4L1 差模電感規格的選擇會根據實際EMC 及溫升的調試狀況作選擇.

1.5C3 吸收電容規格的選擇:一般情況會選擇插件零件,耐壓一般為630V~1KV容量選擇會根據EMC 的調試情況作調整.萬不得已時才選用SMD 高壓電容.

1.6D5 吸收二極體規格的選擇:原則上會選用快速或超快速整流二極體,不得已時選用慢速整流管1N4007 也可以,對EMC 調試較有利.

1.7T1 變壓器的規格選擇:原則上輸出功率在3W 以內變壓器可選用EE13 規格,10W 以內可選用EE16.

1.8Q1 開關管規格的選擇:輸出功率為3W 以內可用1A/600V TO-92 封裝的三極體或MOS 管;輸出功率為5W 以內可用1A/600V TO-251 封裝的三極體或MOS 管.

1.9R10,C4 振蕩電阻和電容規格的選擇:儘可能選用誤差精度高,材質較好的.

1.10Q3 調整管規格選擇:一般選用高耐壓小電流的三極體,200≦hfe≦400.如D471,C945 等.

1.11ZD1,ZD2 穩壓管規格選擇:一般ZD1 取8.2V/0.5W,ZD2 取6.2V/0.5W,儘可能選用插件零件.

1.12ZD3,R15,R16 補償迴路規格選擇:視短路電流的要求作相應調整,穩壓管儘可能選用插件零件.

1.13IC1 光耦規格選擇:一般選用LTV817C(CTR 值在200~400)即可.

1.14D8 輸出肖特基規格的選擇:視變壓器的設計及輸出電壓的規格而定,一輸出電壓為5V~6V 間時可選用40V 耐壓即可,耐流為輸出電流的確1.5~2 倍即可.

1.15C8,C7 輸出濾波電容規格選擇:視輸出電壓和輸出電流規格而定,一般耐壓選擇比輸出電壓高1V 以上即可, 但要考慮常用規格如6.3V,10V,16V,25V,35V 等,容量可以820uF~1000uF/1A(輸出電流)來定,具體情況視輸出電壓紋波的要求作調整.

1.16Q2 三極體規格選擇:一般選用低電壓小電流的PNP 三極體即可,如S8550,S9015 等.

1.17L1 輸出電感規格選擇:視紋波要求而定參數,一般小於500mA 可以省掉此零件.

1.18ZD4 輸出穩壓管規格選擇:一般可選輸出電壓為中心值的規格,誤差精度儘量精確,如5.6V/0.5W 1%..

1.19PCB 規格選擇:大小視外殼尺寸而定,旅充,座充,車充材質一般選用FR-194V0 1OZ 即可,適配器輸出功率大於24W 則可選用CEM-1 94V0 材質的PCB,厚度因外殼設計而定,一般1.0mm/1.2mm/1.6mm 均為常用規格.

2 信賴性設計

2.1EMC 規格設計:一般電源按信息類(EN60950)安規要求,依EN55022 的EMC 標準要求來設計,傳導和輻射均需滿足至少年3dB 的裕量,(傳導可以先用公司的儀器測試OK 後方可外測).

2.2ESD 靜電規格設計:國標要求為接觸放電±4KV,空氣放電±8KV,特殊情況按客戶要求設計如:接觸放電±8KV,空氣放電±15KV,設計在選用物料時要儘可能選擇耐靜電高的零件,在PCB LAYOUT 時注意留有尖端放電迴路,如Y 電容,變壓器,光耦等跨接在初次級間的零件間要加尖端放電迴路,其共模電感等儲能元件間也應採用尖端放電迴路.

2.3 絕緣耐壓規格設計:國標要求 CLASSII 類初次級間耐壓為3KVac/5mA 1min, CLASSI 類初次級間耐壓為1.8KVac/5mA 1min,一般按國標設計即可,特殊情況依客戶要求設計.

2.4絕緣電阻規格設計:國標要求初次級間絕緣電阻應不小於 7MΏ(500Vdc 1min),考慮到天氣及環境的影響,一般絕緣電阻規格設計為50MΏ min即可.

2.5操作溫度規格設計:電源最常見的操作溫度為 0°C TO 40°C,此溫度為設 計者自定,特殊情況依客戶要求而定.

2.6儲存溫度規格設計:電源最常見的操作溫度為-20°C TO 70°C,此溫度為設計者自定,特殊情況依客戶要求而定.

3 可 COST DOWN 項目

3.1若客戶沒有認證要求,則可以省掉 EMC 電路元件,如:L1,C3,R8,R7,D5.

3.2若輸入電壓為單電壓,則可將輸入電容的規格改小.

3.4若輸出電壓紋波要求不嚴格時可將輸出電容規格相應改小.

3.4若對短路保護要求不嚴格時,則可將 ZD3,R15,R16 補償電路去掉.

3.5若不要求 LED 燈指示,則可以省掉LED1 及R19.

● 簡易無回饋方案(性能同變壓器相似),適用於二階市場.

以下以（5V/400mA） RCC 線路圖進行闡述。

此線路設計能滿足以下要求：

◆ 輸入電壓範圍=輸入電壓* 10%

◆ 輸出電壓範圍=輸出電壓*( 15%~20%)

◆ 輸出電流範圍=輸出電流 ± 150mA

◆ 輸出電壓紋波=輸出電壓 * 2%(min)

◆ 短路保護時輸出電流≤額定輸出電流

◆ LED 指示功能

1 零件選擇

1.1F1 保險電阻規格的選擇一般情況輸出功率為5W 以內,則可選擇10R 1W±5%.

1.2C1 電解電容的規格選擇隨輸入電壓及輸出功率的變化而變化,若輸入電壓為90V~132V 時，則電解電容的耐壓選擇200V 即可，容量的選擇則可遵循2uF/1W（輸出功率），若輸入電壓為198V~264V 時，則電解電容的耐壓選擇400V 即可，容量的選擇則可遵循1uF/1W（輸出功率），若輸入電壓為90V~264V 時，則電解電容的耐壓選擇400V 即可，容量的選擇則可遵循2uF/1W（輸出功率），若輸入電壓高於264V 時，電解電容應選擇更高耐壓的.

1.3D1~D4 整流二極體的選擇:實際工作電流的2 倍裕量即可,一般輸出功率為15W 以內則可選擇1A/1000V 的整流管1N4007.

1.4C2 吸收電容規格的選擇:一般情況會選擇插件零件,耐壓一般為630V~1KV,容量的選擇會根據EMC 的調試情況作調整.萬不得已時才選用SMD 高壓電容.

1.5D5 吸收二極體規格的選擇:原則上會選用快速或超快速整流二極體,不得已時選用慢速整流管1N4007 也可以,對EMC 調試較有利.

1.6T1 變壓器的規格選擇:原則上輸出功率在3W 以內變壓器可選用EE13 規格,10W 以內可選用EE16.

1.7Q1 開關管規格的選擇:輸出功率為3W 以內可用1A/600V TO-92 封裝的三極體或MOS 管;輸出功率為5W 以內可用1A/600V TO-251 封裝的三極體或MOS 管.

1.8R5 和C4 振蕩電阻和電容規格的選擇:儘可能選用誤差精度高的,材質較好的.

1.9Q2 調整管規格選擇:一般選用高耐壓小電流的三極體,200≦hfe≦400.如D471,C945 等.

1.10ZD1 穩壓管規格選擇:一般ZD1 取3.3V/0.5W,儘可能選用插件零件.

1.11R3 電流檢測電阻規格選擇:視整機的輸出功率而定(可調節).

1.12D6,D7 規格選擇:一般選用1N4148 插件零件即可.

1.13D8 輸出肖特基規格的選擇:視變壓器的設計及輸出電壓的規格而定,一般輸出電壓為5V~6V 間時可選用40V 耐壓即可,耐流為輸出電流的確2倍即可.

1.14C5 輸出濾波電容規格選擇:視輸出電壓和輸出電流規格而定,一般耐壓選擇比輸出電壓高1V 以上即可, 但要考慮常用規格如 6.3V,10V,16V,25V,35V 等,容量可以820uF~1000uF/1A(輸出電流)來定,具體情況視輸出電壓紋波的要求作調整.

1.15PCB 規格選擇:大小視外殼尺寸而定,旅充,座充,車充材質一般選用FR-1 94V0 1OZ 即可,適配器輸出功率大於24W 則可選用CEM-1 94V0 材質的PCB,厚度因外殼設計而定,一般1.0mm/1.2mm/1.6mm 均為常用規格.

2 信賴性設計

2.1ESD 靜電規格設計:國標要求為接觸放電±4KV,空氣放電±8KV,特殊情況按客戶要求設計如:接觸放電±8KV,空氣放電±15KV,設計在選用物料時要儘可能選擇耐靜電高的零件,在PCB LAYOUT 時注意留有尖端放電迴路,如Y 電容,變壓器,光耦等跨接在初次級間的零件間要加尖端放電迴路,其共模電感等儲能元件間也應採用尖端放電迴路.

2.2絕緣耐壓規格設計:國標要求 CLASSII 類初次級間耐壓為3KVac/5mA1min, CLASSI 類初次級間耐壓為1.8KVac/5mA 1min,一般按國標設計即可,特殊情況依客戶要求設計.

2.3絕緣電阻規格設計:國標要求初次級間絕緣電阻應不小於 7MΏ(500Vdc1min),考慮到天氣及環境的影響,一般絕緣電阻規格設計為50MΏ min即可.

2.4操作溫度規格設計:電源最常見的操作溫度為 0°C TO 40°C,此溫度為設計者自定,特殊情況依客戶要求而定.

2.5儲存溫度規格設計:電源最常見的操作溫度為-20°C TO 70°C,此溫度為設計者自定,特殊情況依客戶要求而定.

3 可 COST DOWN 項目

3.1若輸入電壓為單電壓,則可將輸入電容的規格改小.

3.2若輸出電壓紋波要求不嚴格時可將輸出電容規格相應改小.

3.3若不要求 LED 燈指示,則可以省掉LED1 及R19

● 帶 LED 轉燈監控方案(性能相對較一般),適用於一般要求的市場.

以下以聯想座充（4.2V/500mA）IC324 線路圖進行闡述。

此線路設計能滿足以下要求：

◆ 輸入電壓範圍=配套的旅充輸出電壓* 5%(一般小於 20Vdc)

◆ 輸出電壓範圍=輸出電壓* 5%(一般為 4.2Vdc±0.05V)

◆ 輸出電流範圍=輸出電流 ± 50mA

◆ 輸出電壓紋波=輸出電壓 * 1%（輸出電壓≤9V 時，定為100mV）

◆ 過流保護點≤輸出電流 50mA MAX

◆ 短路保護時輸出電流≤額定輸出電流

◆ LED 轉燈指示功能(空載或充滿電亮綠燈,充電亮紅燈,輸出短路時滅燈)

1 零件選擇

1.1Q1,Q2,Q3,Q4 三極體規格選擇:選用普通NPN 低壓小電流三極體即可,其中Q1 規格的選用視整機輸出電流的大小而定,一般Ic 取輸出電流的2倍以上即可. 如輸出電流為500mA, 則Q1 選用SS8050(Ic=1.5A),Q2,Q3,Q4 則可選用S8050(Ic=0.5A).

1.2IC1 規格選擇:一般選用TL431(ref=2.5V) 1%即可,誤差差精度越高,則輸出電壓越穩定.

1.3R1,R2,R3 電壓取樣電阻規格選擇: 視輸出電壓而定,Vo={[(R1//R2) R3]/ (R1//R2)}*2.5, R1,R2,R3 的誤差精度越高,輸出電壓越準確,一般用1% 0603 SMD 精密電阻,阻值儘可能選大,減小損耗.

1.4IC2 運放規格選擇:如果要控制雙色燈轉換則需要選用AZ324 運放.

1.5LED1 規格選擇:一般選用紅綠雙色共陰燈即可.

1.6R19 過流檢測電阻規格選擇:規格視輸出電流而定(可調),儘可能用精密電阻,零件封裝及功率要選擇合適.

2 信賴性設計

2.1操作溫度規格設計:電源最常見的操作溫度為 0°C TO 40°C,此溫度為設計者自定,特殊情況依客戶要求而定.

2.2儲存溫度規格設計:電源最常見的操作溫度為-20°C TO 70°C,此溫度為設計者自定,特殊情況依客戶要求而定.

2.3若要設計溫度檢測功能,則要選用充電管理 IC 來設計,如7205.

● 帶 LED 燈方案(性能相對較一般),適用於一般要求的市場.

以下以聯想車載（5.3V/400mA）MC34063 線路圖進行闡述。

此線路設計能滿足以下要求：

◆ 輸入電壓範圍=12Vdc~24Vdc

◆ 輸出電壓範圍=輸出電壓* 5%(一般小於 9V)

◆ 輸出電流範圍=輸出電流 ± 100mA

◆ 輸出電壓紋波=輸出電壓 * 1%（輸出電壓≤9V 時，定為100mV）

◆ 過流保護點≤輸出電流 100mA MAX

◆ 短路保護時輸出電流≤2*額定輸出電流

◆ 滿足 E-MARK 認證要求

◆ LED 燈指示功能

1. 零件選擇

1.1IC1 控制晶片規格選擇:一般選用MC34063,貼片和插件均可.

1.2D1 續流二極體規格選擇:一般選用輸出電流的2 倍以上均可,如1N5819.

1.3R1,R2 過流檢測電阻規格選擇:視輸出功率而定,功率要選擇合適.

1.4EC1 輸入電解電容規格選擇:一般不超過100uF

1.5L1 輸出電感規格選擇:一般選用感量在100~200uH 間,線徑視輸出電流的規格而定.

1.6R3,R4 電壓取樣電阻規格選擇:視輸出電壓而定,Vo=(R4 R3)/ R4*1.25,R3,R4 的誤差精度越高,輸出電壓越準確,一般用1% 0603 SMD 精密電阻.

1.7EC2 輸出電容規格選擇: 根據輸出紋波要求而選擇. 一般以470uF~680uF/1A(輸出電流).

2. 信賴性設計

2.1操作溫度規格設計:電源最常見的操作溫度為 0°C TO 40°C,此溫度為設計者自定,特殊情況依客戶要求而定.

2.2儲存溫度規格設計:電源最常見的操作溫度為-20°C TO 70°C,此溫度為設計者自定,特殊情況依客戶要求而定.

2.3若要求過流,短路功能較嚴格,則可選用其它 IC 來設計,如TL494.

● 帶光耦,431 回授方案(性能相對較完善),適用於要求嚴格的市場.

以下以UC3842 線路圖進行闡述。

此線路設計能滿足以下要求：

◆ 輸入電壓範圍=輸入電壓* 10%

◆ 輸出電壓範圍=輸出電壓* 5%

◆ 輸出電流範圍=輸出電流 (MIN)

◆ 輸出電壓紋波=輸出電壓 * 1%（輸出電壓≤9V 時，定為100mV）

◆ 過流保護點≤輸出電流*(1.2~2)

◆ 過壓保護點=輸出電壓 *( 1.1~1.5)

◆ 短路保護時輸出電流≤額定輸出電流

◆ 能滿足安規認證要求(包括 EMC 要求)

◆ 空載損耗小於 0.5W(從2007.01.01 開始歐盟標準為小於0.3W)

◆ LED 指示功能

1 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證是很重要的，以下即就DA-14B33 變壓器做介紹.

1.1決定變壓器的材質及尺寸:

依據變壓器計算公式

1.2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。

1.3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/mm 2為參考，電流密度對變壓器的設計而言，只能當做參考值，最終應以溫升記錄為準。

1.4決定 Duty cycle (工作周期):

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%易導致振蕩的發生。

1.6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。

1.7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)為準。

1.8其它:

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。

2 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，η =0.7，P.F.=0.5(cosθ)，Lp=1600 Uh

◆ 計算式:

◆ 變壓器材質及尺寸:

◆ 由以上假設可知材質為 PC-40，尺寸=EI-28，Ae=0.86 cm2，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。

◆ 決定變壓器的線徑及線數:

決定 Duty cycle:

假設 Np=44T，Ns=2T，VD=0.5(使用schottky Diode)

決定 MOSFET 及二次側二極體的Stress(應力):

◆ 其它:

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回授路徑所需的電壓。

假設NA2 = 4T 使用0.35ψ線，則

◆ 變壓器的接線圖:

3 零件選用:

零件位置(標註)請參考線路圖: (DA-14B33 Schematic)

3.1FS1:由變壓器計算得到Iin 值，以此Iin 值(0.42A)可知使用公司共享料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。

3.2TR1(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)。

3.3VDR1(突波吸收器):當雷極發生時，可能會損壞零件，進而影響Power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)，但若有價格上考慮，可先忽略不裝。

3.4CY1，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)。

3.5CX1(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 15JClass 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)。

3.6LF1(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 特性及溫升，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，但溫升可能較高。

3.7BD1(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。

3.8C1(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。

3.9D2(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)

3.10R10(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)。

3.11C7(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。

3.12Z1(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).

3.13R2(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。.

3.14R4 (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)。

3.15R3，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)。

3.16Q1(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，所以溫升會較低，若IDS 電流未超過3A，應該先以3A/600V 為考慮，並以溫升記錄來驗證，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。

3.18R8:R8 的作用在保護Q1，避免Q1 呈現浮接狀態。

3.18R7(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)。

3.19R5，C3(RC filter):濾除3843 Pin3 腳的噪聲，R5 一般使用1KΩ1/8W，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。

3.20R9(Q1 Gate 電阻 ):R9 電阻的大小，會影響到EMI 及溫升特性，一般而言阻值大，Q1 turn on / turn off 的速度較慢，EMI 特性較好，但Q1的溫升較高、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 溫升較低、效率較高，但EMI較差，一般使用51Ω-150Ω 1/8W。

3.21R6，C4(控制振蕩頻率):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3.74KΩ1/8W 精密電阻，振蕩頻率約為45 KHz。

3.22C5:功能類似RC filter，主要功用在於使高壓輕載較不易振蕩，一般使用101P/50V 陶質電容。

3.23U1(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，但產生的振蕩頻率略有差異，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。

3.24R1、R11、R12、C2(一次側迴路增益控制):3843 內部有一個ErrorAMP(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蕩或輸出電壓不正確，一般C2 使用立式積層電容(溫度持性較好)。

3.25U2(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)。

3.26R13(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Photocoupler 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蕩)，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，雖然較不易造成振蕩，但需注意輸出電壓是否正常。

3.27U3(TL431)、R15、R16、R18

3.28R14，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。

3.29D4(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)。

3.30C8 濾波電容:因為U2 及U3 所需電流不大，所以只要使用1u/50V 即可。

3.31D5(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，但經點溫升驗證後發現D5 溫度偏高，所以必須換為15A 的二極 管，因為10A 的VF較15A 的VF 值大。耐壓部分40V 經驗證後符合，因此最後使用15A/40V Schottky。

3.32C10，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。

3.33C11，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

3.34R19(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)。

3.35L3，C12(LC 濾波電路):LC 濾波電路為第二級濾波，在不影響線路穩定情況下，一般會將L3 放大(電感量較大)，如此C12 可使用較小電容值。

4 信賴性設計

4.1EMC 規格設計:一般電源按信息類(EN60950)安規要求,依EN5502 的EMC標準要求來設計,傳導和輻射均需滿足至少年3dB 的裕量,(傳導可以先用公司的儀器測試OK 後方可外測).

4.2ESD 靜電規格設計:國標要求接觸放電±4KV,空氣放電±8KV,特殊情況按客戶要求設計如:接觸放電±8KV,空氣放電±15KV,設計在選用物料時要儘可能選擇耐靜電高的零件,在PCB LAYOUT 時注意留有尖端放電迴路,如Y 電容,變壓器,光耦等跨接在初次級間的零件間要加尖端放電迴路,其共模電感等儲能元件間也應採用尖端放電迴路.

4.3絕緣耐壓規格設計:國標要求 CLASSII 類初次級間耐壓為3KVac/5mA1min, CLASSI 類初次級間耐壓為1.8KVac/5mA 1min,一般按國標設計即可,特殊情況依客戶要求設計.

4.4絕緣電阻規格設計:國標要求初次級間絕緣電阻應不小於 7MΏ(500Vdc1min),考慮到天氣及環境的影響,一般絕緣電阻規格設計為50MΏ min 即可.

4.5操作溫度規格設計:電源最常見的操作溫度為 0°C TO 40°C,此溫度為設計者自定,特殊情況依客戶要求而定.

4.6儲存溫度規格設計:電源最常見的操作溫度為-20°C TO 70°C,此溫度為設計者自定,特殊情況依客戶要求而定

5 可 COST DOWN 項目

5.1若 客 戶 沒 有 認 證 要 求 , 則 可 以 省 掉 EMC 電路元件,

如:CY1,CY2,CX1,RX1,LF1,C10,R7.

5.2若輸入電壓為單電壓,則可將輸入電容的規格改小.

5.3若輸出電壓紋波要求不嚴格時可將輸出電容規格相應改小.

5.4若對雷擊測試要求不嚴格,可去掉VDR1 壓敏電阻.

5.5若對輸入浪湧測試要求不嚴格,可去掉 TR1 熱敏電阻.

5.6若不要求 LED 燈指示,則可以省掉LED1 及R19