开关电源原理图各元件功能详解Word下载.docx

开关电源原理图各元件功能详解Word下载.docx

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CY1，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），此电路蛭蠪G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）。

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:

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）。

LF1（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。

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。

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。

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:

耐压不同（在此处使用差异无所谓）

VF不同（FR105=1.2V，BYT42M=1.4V）

R10（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（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）。

C7（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。

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）.

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/2WM.O。

R4（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）。

R3，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2WM.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）。

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。

R8:

R8的作用在保护Q1，避免Q1呈现浮接状态。

R7（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2WM.O.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）。

R5，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。

R9（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。

R6，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。

C5:

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。

U1（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（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。

R1、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）。

U2（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）。

R13（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。

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TL431VKA最大为36V，若再加Photocoupler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并联后的值不可太大（尽量在2KΩ以下），以免造成输出不准。

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。

D4（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）。

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。

D5（整流二极管）:

输出整流二极管，D5的使用需考虑:

电流值

二极管的耐压值

以此电源为例，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。

C10，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。

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:

输出Ripple电压是符合规格

电容温度是否超过额定值

电容值两端电压是否超过额定值

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）。

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。