开关电源设计及过程概述

00V)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)：

　　主要用於调整PWM IC的VCC电压，以目前使用的3843而言，设计时VCC必须大於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 二极体)：

　　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值的大小取决於辅助电源的高低，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，所以温昇会较低，若IDS电流未超过3A，应该先以3A/600V为考量，并以温昇记录来验证，因为6A/600V的价格高於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後再加上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脚的杂讯，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及温昇特性，一般而言阻值大，Q1 turn on / turn off的速度较慢，EMI特性较好，但Q1的温昇较高、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温昇较低、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，主要功用在於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)。

　　3.3.25 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导通後，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)。

　　3.3.26 R13(二次侧回路增益控制)：

　　控制流过Photo coupler的电流，R13阻值较小时，流过Photo coupler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Photo coupler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。

　　3.3.27 U3(TL431)、R15、R16、R18

　　调整输出电压的大小， ，输出电压不可超过38V(因为TL431 VKA最大为36V，若再加Photo coupler的VF值，则Vo应在38V以下较安全)，TL431的Vref为2.5V，R15及R16并联的目的使输出电压能微调，且R15与R16并联後的值不可太大(尽量在2KΩ以下)，以免造成输出不准。

　　3.3.28 R14，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，至於何谓增益调整的最佳值，则可以Dynamic load来量测，即可取得一个最佳值。

　　3.3.29 D4(整流二极体)：

　　因为输出电压为3.3V，而输出电压调整器(Output Voltage Regulator)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Photo coupler及TL431所需的电源，因为U2及U3所需的电流不大(约10mA左右)，二极体耐压值100V即可，所以只需使用1N4148(0.15A/100V)。

　　3.3.30 C8(滤波电容)：

　　因为U2及U3所需的电流不大，所以只要使用1u/50V即可。

　　3.3.31 D5(整流二极体)：

　　输出整流二极体，D5的使用需考虑：

　　a. 电流值

　　b. 二极体的耐压值

　　以DA-14B33为例，输出电流4A，使用10A的二极体(Schottky)应该可以，但经点温昇验证後发现D5温度偏高，所以必须换为15A的二极体，因为10A的VF较15A的VF 值大。耐压部分40V经验证後符合，因此最後使用15A/40V Schottky.

　　3.3.32 C10，R17(二次侧snubber) ：

　　D5在截止的瞬间会有spike产生，若spike超过二极体(D5)的耐压值，二极体会有被击穿的危险，调整snubber可适当的减少spike的电压值，除保护二极体外亦可改善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。

　　3.3.33 C11，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

　　3.3.34 R19(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)。　　3.3.35 L3，C12(LC滤波电路)：

　　LC滤波电路为第二级滤波，在不影响线路稳定的情况下，一般会将L3 放大(电感量较大)，如此C12可使用较小的电容值。

　　4 设计验证：(可分为三部分)

　　a. 设计阶段验证

　　b. 样品制作验证

　　c. QE验证

　　4.1 设计阶段验证

　　设计实验阶段应该养成记录的习惯，记录可以验证实验结果是否与电气规格相符，以下即就DA-14B33设计阶段验证做说明(验证项目视规格而定)。

　　4.1.1 电气规格验证：

　　4.1.1.1 3843 PIN3脚电压(full load 4A) ：

　　90V/47Hz = 0.83V

　　115V/60Hz = 0.83V

　　132V/60Hz = 0.83V

　　180V/60Hz = 0.86V

　　230V/60Hz = 0.88V

　　264V/63Hz = 0.91V

　　4.1.1.2 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 辅助电源(开机，满载)、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) eff

　　90V/47Hz 18.7 0.36 4 3.30 0.57 32 13.22 70.7

　　115V/60Hz 18.6 031 4 3.30 0.52 28 13.22 71.1

　　132V/60Hz 18.6 0.28 4 3.30 0.50 29 13.22 71.1

　　180V/60Hz 18.7 0.21 4 3.30 0.49 30 13.23 70.7

　　230V/60Hz 18.9 0.18 4 3.30 0.46 29 13.22 69.9

　　264V/60Hz 19.2 0.16 4 3.30 0.45 29 13.23 68.9

　　4.1.1.7 Full Range负载(0.3A-4A)

　　(验证是否有振荡现象)

　　4.1.1.8 回授失效(输出轻载)

　　Vout = 8.3Vê90V/47Hz

　　Vout = 6.03Vê264V/63Hz

　　4.1.1.9 O.C.P.(过电流保护)

　　90V/47Hz = 7.2A

　　264V/63Hz = 8.4A

　　4.1.1.10 Pin(max.)

　　90V/47Hz = 24.9W

　　264V/63Hz = 27.1W

　　4.1.1.11 Dynamic test

　　H=4A，t1=25ms，slew Rate = 0.8A/ms (Rise)

　　L=0.3A，t2=25ms，slew Rate = 0.8A/ms (Full)

　　90V/47Hz

　　264V/63Hz

　　4.1.1.12 HI-POT test：

　　HI-POT test一般可分为两种等级：

　　输入为3 Pin(有FG者)，HI-POT test为1500Vac/1minute.Y-CAP使用Y2-CAP

　　输入为2 Pin(无FG者)，HI-POT test为3000Vac/1minute.Y-CAP使用Y1-CAP

　　DA-14B33属於输入3 PIN HI-POT test 为1500Vac/1 minute.

　　4.1.1.13 Grounding test：

　　输入为3 Pin(有FG者)，一般均要测接地阻(Grounding test)，安规规定FG到输出线材(输出端)的接地电阻不能超过100MΩ(2.5mA/3 Second)。

　　4.1.1.14 温昇记录

设计实验定案後(暂定)，需针对整体温昇及EMI做评估，若温昇或EMI无法符合规格，则需重新实验。温昇记录请参考附件，D5原来使用BYV118(10A/40V Schott