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一粒金砂(中级)

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开关电源设计全过程 [复制链接]

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(一次侧迴路增益控制): 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,用来调整迴路增益的稳定度,迴路增益,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). 3.3.26 R13(二次侧迴路增益控制): 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,迴路增益较快(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,迴路增益较慢,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并联后的值不可太大(尽量在2KΩ以下),以免造成输出不准. 3.3.28 R14,C9(二次侧迴路增益控制): 控制二次侧的迴路增益,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,但经点温昇验証后发现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经验証后符合,因此最后使用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 0..31 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 = 8.3V90V/47Hz Vout = 6.03V264V/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/1 minute.Y-CAP使用Y2-CAP 输入为2 Pin(无FG者),HI-POT test为3000Vac/1 minute.Y-CAP使用Y1-CAP DA-14B33属于输入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 设计实验定桉后(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 Schottky barrier 肖特基二极管 ),因温昇较高改为PBYR1540CTX(15A/40V). 4.1.1.15 EMI测试: EMI测试分为二类: Conduction(传导干扰) Radiation(幅射干扰) 前者视规范不同而有差异(FCC : 450K - 30MHz,CISPR 22 :150K - 30MHz),前者可利用厂内的频谱分析仪验证;后者(范围由30M - 300MHz,则因厂内无设备必须到实验室验证,Conduction,Radiation测试资料请参考附件) . 4.1.1.16 机构尺寸: 设计阶段即应对机构尺寸验证,验证的项目包括 : PCB尺寸、零件限高、零件禁置区、螺丝孔位置及孔径、外壳孔寸….,若设计阶段无法验证,则必须在样品阶段验证. 4.1.2 样品验证: 样品制作完成后,除温昇记录、EMI测试外(是否需重新验证,视情况而定),每一台样品都应经过验证(包括电气及机构尺寸),此阶段的电气验证可以以ATE(Chroma)测试来完成,ATE测试必须与电气规格相符. 4.1.3 QE验证: QE针对工程部所提供的样品做验证,工程部应提供以下交件及样品供QE验证.
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