12v3a开关电源研发范例
12v3a开关电源研发范例
1 目的希望以简短的篇幅，将公司目前设计的流程做介绍，若有介绍不当之处，请不吝指教.2 设计步骤:2.1 绘线路图、PCB Layout.2.2 变压器计算.2.3 零件选用.2.4 设计验证.3 设计流程介绍(以A T36—12V3A 为例):3.1 线路图、PCB Layout 请参考资识库中说明.3.2 变压器计算:变压器是整个电源供应器的重要核心，所以变压器的计算及验证是很重要的，以下即就DA-14B33变压器做介绍.3.2.1 决定变压器的材质及尺寸:依据变压器计算公式Gauss x NpxAeLpxIp B 100(max ) ➢ B(max) = 铁心饱合的磁通密度(Gauss)➢ Lp = 一次侧电感值(uH)➢ Ip = 一次侧峰值电流(A)➢ Np = 一次侧(主线圈)圈数➢ Ae = 铁心截面积(cm 2)➢ B(max) 依铁心的材质及本身的温度来决定，以EC28 PC40为例，100℃时的B(max)为3900 Gauss ，设计时应考虑零件误差，所以一般取3000~3500 Gauss 之间，若所设计的power 为Adapter(有外壳)则应取3000 Gauss 左右，以避免铁心因高温而饱合，一般而言铁心的尺寸越大，Ae 越高，所以可以做较大瓦数的Power 。
3.2.2 决定一次侧滤波电容:滤波电容的决定，可以决定电容器上的Vin(min)，滤波电容越大，Vin(win)越高，可以做较大瓦数的Power ，但相对价格亦较高。
在相同的价格下可以尽量选用大容量的电容。
一般选择电容为2P o 。
3.2.3 决定变压器线径及线数:当变压器决定后，变压器的Bobbin 即可决定，依据Bobbin 的槽宽，可决定变压器的线径及线数，亦可计算出线径的电流密度，电流密度一般以6A/mm 2为参考，电流密度对变压器的设计而言，只能当做参考值，最终应以温升记录为准。
3.2.4 决定Duty cycle (工作周期):由以下公式可决定Duty cycle ，Duty cycle 的设计一般以50%为基准，Duty cycle 若超过50%易导致振荡的发生。
VIPer53设计的12V3A 的副边反馈的开关电源电路
VIPer53设计的12V/3A 的副边反馈的开关电源电路
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如图是一个应用VIPer53设计的12V/3A 的副边反馈的开关电源，其输入电压范为
85~265Vac，电源的工作频率是60kHz。
线性光电耦合器Opto1、可调精密电压基准源TL431 和C8 组成一个一阶控制的负反馈
闭环系统。
通过电阻R7 和R8 构成的输出电压采样电路，将电压信号与TL431 内部2.5V 的电压基准进行比较而形成的误差电压来改变Opto1 中的LED 流过的电流，即控制光接受三极管的开度来使VIPer53 发出脉宽控制信号，调节VIPer53 的输出占空比范围使用输出电压保持不变，最终达到稳压的作用。
毕业设计(论文)-一种新型开关电源的设计
华东交通大学理工学院本科生毕业设计（论文）资料袋华东交通大学理工学院Institute of Technology.East China Jiaotong University毕业设计（论文）Graduation Design （Thesis）（20 —20 年）题目一种新型开关电源的设计分院：电信分院专业：电气工程及其自动化班级：05电气（4）班学号：学生姓名：指导教师：起讫日期：华东交通大学理工学院毕业设计（论文）原创性申明本人郑重申明：所呈交的毕业设计（论文）是本人在导师指导下独立进行的研究工作所取得的研究成果。
设计（论文）中引用他人的文献、数据、图件、资料，均已在设计（论文）中特别加以标注引用，除此之外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。
本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。
毕业设计（论文）作者签名：日期：年月日毕业设计（论文）版权使用授权书本毕业设计（论文）作者完全了解学院有关保留、使用毕业设计（论文）的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交设计（论文）的复印件和电子版，允许设计（论文）被查阅和借阅。
本人授权华东交通大学理工学院可以将本设计（论文）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编毕业设计（论文）。
（保密的毕业设计（论文）在解密后适用本授权书）毕业设计（论文）作者签名：指导教师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日华东交通大学理工学院毕业设计（论文）摘要随着电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系益密切。
任何电子设备都离不开可靠的电源，它们对电源的要求也越来越高。
特别是随着小型电子设备的应用越来越广泛，也要求能够提供稳定的电源，以满足小型电子设备的用电需要。
开关电源具有高频率、高功率密度、高效率等优点, 被称作高效节能电源。
12V 3A 适配器方案
Part Type 3906,PNP 3904,NPN 8N60,Fairchild 10, SMD-1206 NTC 5D-9 1k, SMD-0805 11k, SMD-0805 12k, SMD-0805 750k,DIP 680k,DIP 51K, SMD-1206 20 SMD(1206,0805) 0, SMD 1.5 ,SMD-0805 15k, SMD-0805 22k, SMD-0805 4.7k ,SMD-0805
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BCD Semi Ltd Co. High frequency ripple:
AP3101 Demo Board
Output Voltage Ripple @ 85V/50Hz, Iout=3A
Ripple Max
Demo 2 @85V/50Hz, Iout=3A
Test Result 30mV
PROPRIETARY & CONFIDENTIAL ADVANCED ANALOG CIRCUITS CORPORATION
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BCD Semi Ltd Co.
I. Description:
AP3101 Demo Board
The AP3101 is green current mode PWM controller. Its target application fields include LCD or CRT Monitor /TV, and other off-line AC-to-DC adapters with ever increasing needs for low standby power. The input power can be less than 0.3W under 85V-265V AC and no load condition.
电子CAD设计报告规范文档—12V双极性电源的设计
电子CAD设计报告规范文档—12V双极性电源的设计一、设计目标本设计拟实现一个12V的双极性电源，其输出电压范围为+12V至-12V，输出电流能力为3A。
二、设计原理双极性电源由两个单极性电源串联而成，分别提供正负极性的输出电压。
每个单极性电源由一个变压器供电，并使用整流、滤波和调整电压的电路来实现稳定的输出。
1.变压器：使用中心振荡器和功率放大器来驱动一个中等容量的变压器，将输入的电源电压变换为所需的输出电压。
2.整流电路：使用桥式整流电路将变压器的交流输出转换为直流信号。
桥式整流电路由四个二极管组成，其性能能够使得输出电压的纹波尽可能小。
3.滤波电路：在整流电路输出的基础上，加入一个滤波电容器，以进一步减小输出电压的纹波。
4.调整电压电路：使用一个三端稳压器芯片，通过稳定输出的电压，并提供过载和短路保护功能。
三、设计流程1.确定输出电流能力：根据设计需求确定双极性电源的输出电流能力为3A。
2.确定变压器容量：根据输出电流能力和输入电压，计算出变压器的容量。
3.选择整流电路组件：选择合适的二极管组成桥式整流电路。
4.选择滤波电容器：根据设计需求，选择适当容量的滤波电容器。
5.选择稳压器芯片：根据输出电压和电流能力，选择合适的三端稳压器芯片。
6.绘制电路原理图：使用电子CAD工具，绘制出电路的原理图。
7.绘制PCB布局图：根据原理图，使用电子CAD工具完成PCB布局设计。
8.完成元件布线：根据PCB布局图，将电路原理图中的元件进行布线连接。
9.进行仿真分析：使用电子CAD工具对电路进行仿真，验证电路设计的正确性。
10.完成PCB制造：将布局完成的PCB图进行制造。
11.完成元件的焊接：将元器件焊接到PCB板上。
12.进行电源调试：连接电源并进行调试，调整输出电压至所需值。
四、设计结果本设计成功实现了12V双极性电源的设计，输入电压范围为220V交流电，输出电压范围为+12V至-12V，输出电流能力为3A，且具有稳定的输出。
12V3A(40W)开关电源电路图(含相关元件参数)
12V3A（40W）开关电源电路图(含相关元件参数)
该开关电源电路图工作原理是: 交流电源经BR1 全波整流及C1 滤波后产生直流高压V I ,给高频变压器的初级绕组供电. V R1 和D1 能将漏感产生的尖峰电压钳位到安全值以下,并能衰减振铃电压. V R1 采用反向击穿为200V 的瞬态电压抑制器P6 KE200 , D1 选用1A/ 600V 超快恢复二极管UF4005. 次级绕组电压通过D1 、C2 、L 1 、和C3 整流滤波,获得12 V 输出电压V o. V o 值是由V R2 的稳压电压V R2以及线性光耦合器中L ED 的正向压降V F 、R1 上的压降这三者之和, 即V O = V R2 + V F + V R1 . R2 和V R2 还为12V 输出提供一个假负载,用以改善轻载时的稳压性能. 反馈绕组电压经D3 和C4 整流滤波后, 供给TOP224Y所需偏压, 由R2 和V R2 来调节控制端电流,通过改变输出占空比达到稳压目的. 共模扼流圈L 2 能减少由初级绕组接D 端的高压开关波形所产生的共模泄漏电流. C5 不仅能滤除加在控制端上的尖峰电压, 而且决定了自动重启的频率, 还与R1 、R3 一起对控制回路进行补偿. C6 可减少由初级电流的基波与谐波所产生的串模泄漏电流. 在上电过程中,直流高压V I 建立之后需经过160ms (典型值) 的延迟时间,输出电压V o 才达到12V 的稳定值. 若需增加软启动功能以限制开启电源时的占空比, 使V o 平滑地升高, 应在稳压管V R2 两端并联一只软启动电容C7. C7 的容量范围是4. 7～47μf . 在软启动过程中V o 按照一定的频率升高的,能对TOP224Y起到保护作用;在断电时C7 可通过R2 进行放电. 还可以在初、次级之间加一安全电容C8 ,用来滤除加在初次级耦合电容引起的干扰.。
开关电源研发范例
1 目的希望以簡短的篇幅，將公司目前設計的流程做介紹，若有介紹不當之處，請不吝指教.2 設計步驟:2.1 繪線路圖、PCB Layout.2.2 變壓器計算.2.3 零件選用.2.4 設計驗證.3 設計流程介紹(以DA-14B33為例):3.1 線路圖、PCB Layout 請參考資識庫中說明.3.2 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証是很重要的，以下即就DA-14B33變壓器做介紹.3.2.1 決定變壓器的材質及尺寸:依據變壓器計算公式Gauss x NpxAeLpxIp B 100(max ) ➢ B(max) = 鐵心飽合的磁通密度(Gauss)➢ Lp = 一次側電感值(uH)➢ Ip = 一次側峰值電流(A)➢ Np = 一次側(主線圈)圈數➢ Ae = 鐵心截面積(cm 2)➢ B(max) 依鐵心的材質及本身的溫度來決定，以TDK FerriteCore PC40為例，100℃時的B(max)為3900 Gauss ，設計時應考慮零件誤差，所以一般取3000~3500 Gauss 之間，若所設計的power 為Adapter(有外殼)則應取3000 Gauss 左右，以避免鐵心因高溫而飽合，一般而言鐵心的尺寸越大，Ae 越高，所以可以做較大瓦數的Power 。
3.2.2 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。
3.2.3 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，最終應以溫昇記錄為準。
3.2.4 決定Duty cycle (工作週期):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%易導致振盪的發生。
DIY自己12V开关电源步骤 (施工方案) - 副本
改装调压开关电源施工方案自己捡到的一个12V开关电源，初步修理后（虚焊）工作正常，输出端可以微调电压11.06V～15.34V，输出端电解电容器耐压16V。
准备动手改成0～15V的可调电源。
经在网上查找该机无电路图，经过参考其他图纸对比，改动方案如下：1.接入调压电位器：挑开R28靠电解电容正级一脚接调压电位器（10K）中心抽头，调压电位器的一端接494的13/14脚，另一端接地。
此时接通电源旋转调压电位器看输出电压是否变动及变动范围。
2.调高控制电压：拆除相应的过电压限制, 挑开过压保护二极管印板D9的任意脚。
此时必须更换输出滤波电解电容耐压为25～30V左右（考虑电解电容器的体积：高度及粗细）；拆除原电路中的电压微调电路。
3.接入辅助电源：拆除大功率三极管E13009L的自激电阻，印板R8、R15 。
断开原电路辅助电源的整流二极管（在输出变压器下面D7、D8），将12V1A辅助电源正极接入494的12脚，负极接地（J7跳线）。
此时旋转调压电位器看电源电压下调极限值是多少？4.接入电压、电流表：电压电流表供电使用12V辅助电源。
电压表细红色线接辅助电源正极；电压表细黄色线接输出电压正极；接地线共用电流端粗黑线；电流端粗红线为输出电压负极。
5.拆除原接线排、安装调压电位器、输出电压接线柱、电压电流表。
6.旋紧散热片螺丝和底板螺丝。
合上外盖，旋紧外盖螺丝。
参考电路原理图（S-350-24）主机图：改动位置图：该机输出电压在多次拆除元件试验后仍然无法调高（最大值15.34V），考虑大电流输出，需要各种保护电路，最后决定不再调高电压，主机电压调整范围为0.23～15.34V。
494在12V状态下，工作电流0.02A（20MA）,可以考虑输出电流在500MA左右的微型辅助12V电源裸板。
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1 目的希望以简短的篇幅，将公司目前设计的流程做介绍，若有介绍不当之处，请不吝指教.2 设计步骤:2.1 绘线路图、PCB Layout.2.2 变压器计算.2.3 零件选用.2.4 设计验证.3 设计流程介绍(以A T36—12V3A 为例):3.1 线路图、PCB Layout 请参考资识库中说明.3.2 变压器计算:变压器是整个电源供应器的重要核心，所以变压器的计算及验证是很重要的，以下即就DA-14B33变压器做介绍.3.2.1 决定变压器的材质及尺寸:依据变压器计算公式Gauss x NpxAeLpxIp B 100(max ) ➢ B(max) = 铁心饱合的磁通密度(Gauss)➢ Lp = 一次侧电感值(uH)➢ Ip = 一次侧峰值电流(A)➢ Np = 一次侧(主线圈)圈数➢ Ae = 铁心截面积(cm 2)➢ B(max) 依铁心的材质及本身的温度来决定，以EC28 PC40为例，100℃时的B(max)为3900 Gauss ，设计时应考虑零件误差，所以一般取3000~3500 Gauss 之间，若所设计的power 为Adapter(有外壳)则应取3000 Gauss 左右，以避免铁心因高温而饱合，一般而言铁心的尺寸越大，Ae 越高，所以可以做较大瓦数的Power 。
3.2.2 决定一次侧滤波电容:滤波电容的决定，可以决定电容器上的Vin(min)，滤波电容越大，Vin(win)越高，可以做较大瓦数的Power ，但相对价格亦较高。
在相同的价格下可以尽量选用大容量的电容。
一般选择电容为2P o 。
3.2.3 决定变压器线径及线数:当变压器决定后，变压器的Bobbin 即可决定，依据Bobbin 的槽宽，可决定变压器的线径及线数，亦可计算出线径的电流密度，电流密度一般以6A/mm 2为参考，电流密度对变压器的设计而言，只能当做参考值，最终应以温升记录为准。
3.2.4 决定Duty cycle (工作周期):由以下公式可决定Duty cycle ，Duty cycle 的设计一般以50%为基准，Duty cycle 若超过50%易导致振荡的发生。
D Vin D V Vo Np Ns D ⨯-⨯+=(min))1()( ➢ N S = 二次侧圈数➢ N P = 一次侧圈数➢ V o = 输出电压➢ V D = 二极管顺向电压➢ Vin(min) = 滤波电容上的谷点电压➢ D = 工作周期(Duty cycle)3.2.5 决定Ip 值:I Iav Ip ∆+=21 η⨯⨯=D Vin Pout Iav (min) fP Lp Vin I ⨯=∆(min) ➢ Ip = 一次侧峰值电流➢ Iav = 一次侧平均电流➢ Pout = 输出瓦数➢ =η效率➢ =f PWM 震荡频率3.2.6 决定辅助电源的圈数:依据变压器的圈比关系，可决定辅助电源的圈数及电压。
3.2.7 决定MOSFET 及二次侧二极管的Stress(应力):依据变压器的圈比关系，可以初步计算出变压器的应力(Stress)是否符合选用零件的规格，计算时以输入电压264V(电容器上为380V)为基准。
3.2.8 其它:若输出电压为5V 以下，且必须使用TL431而非TL432时，须考虑多一组绕组提供Photo coupler 及TL431使用。
3.2.9 将所得资料代入Gauss x NpxAeLpxIp B 100(max )=公式中，如此可得出B(max)，若B(max)值太高或太低则参数必须重新调整。
3.2.10 DA-14B33变压器计算:✧ 输出瓦数13.2W(3.3V/4A)，Core = EI-28，可绕面积(槽宽)=10mm ，Margin Tape = 2.8mm(每边)，剩余可绕面积=4.4mm.✧ 假设f T = 45 KHz ，Vin(min)=90V ，η=0.7，P.F.=0.5(cos θ)，Lp=1600 Uh✧ 计算式:● 变压器材质及尺寸:✧ 由以上假设可知材质为PC-40，尺寸=EI-28，Ae=0.86cm 2，可绕面积(槽宽)=10mm ，因Margin Tape使用2.8mm ，所以剩余可绕面积为4.4mm.✧ 假设滤波电容使用47uF/400V ，Vin(min)暂定90V 。
● 决定变压器的线径及线数:A Vin Pout Iin 42.05.07.0902.13cos (m in)=⨯⨯=⨯⨯=θη ✧ 假设N P 使用0.32ψ的线电流密度=A 286.11024.014.342.0232.014.342.02=⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯ 可绕圈数=()圈线径剩余可绕面积57.1203.032.04.4=+= ✧ 假设Secondary 使用0.35ψ的线电流密度=A 07.440289.014.34235.014.342=⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯ ✧ 假设使用4P ，则电流密度=A 02.11407.44= 可绕圈数=()圈57.1103.035.04.4=+ ● 决定Duty cycle:✧ 假设Np=44T ，Ns=2T ，V D =0.5(使用schottky Diode)()()DVin D V Vo Np Ns D (min)1-+= ()()%2.489015.03.3442=⇒-+=D DD● 决定Ip 值:I Iav Ip ∆+=21A D Vin Pout Iav 435.0482.07.0902.13(min)=⨯⨯=⨯⨯=η A Ku f D Lp Vin I 603.045482.0160090(min)=⨯=⨯=∆ A Ip 737.02603.0435.0=+= ● 决定辅助电源的圈数:假设辅助电源=12V128.31=A N Ns 128.321=A N N A1=6.3圈假设使用0.23ψ的线可绕圈数=圈13.19)02.023.0(4.4=+ 若N A1=6Tx2P ，则辅助电源=11.4V● 决定MOSFET 及二次侧二极管的Stress(应力):MOSFET(Q1) =最高输入电压(380V)+()D V Vo NsNp + =()5.03.3244380++ =463.6VDiode(D5)=输出电压(V o)+NpNs x 最高输入电压(380V) =3804423.3⨯+ =20.57V Diode(D4)=)380()(2V Np Ns N A 最高输入电压输出电压⨯+=3804446.6⨯+=41.4V ● 其它:因为输出为3.3V ，而TL431的Vref 值为2.5V ，若再加上photo coupler 上的压降约1.2V ，将使得输出电压无法推动Photo coupler 及TL431，所以必须另外增加一组线圈提供回授路径所需的电压。
假设N A2 = 4T 使用0.35ψ线，则可绕圈数=()T 58.1103.035.04.4=+，所以可将N A2定为4Tx2P 228.3A A V N Ns = V V V A A 6.78.34222=⇒=● Gauss Gauss Ae Np Ip Lp B 3.311610086.044737.01600)(100(m ax )=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯= ● 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（熔断器）：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):0.32Φx1Px22T0.32Φx1Px22T0.35Φx2Px4T0.35Φx4Px2T0.23Φx2Px6T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)。
3.3.3VDR1(突波吸收器，也叫压敏):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Power(一般常用07D471K)，但若有价格上的考虑，可先忽略不装。
3.3.4CY1，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(LeakageCurrent )必须符合安规须求(3Pin公司标准为750uA max)。
3.3.5CX1(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 、CISPR22(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)。
3.3.6LF1(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。
3.3.7BD1(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。
3.3.8C1(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。