深度解析：电源原理图和每个元件的功能

本解释电源为13.2W电源为例

原理图

变压器是整个电源供应器的重要核心，因此变压器的计算和验证非常重要。

决定变压器的材料和尺寸：

根据变压器计算公式

决定侧滤波电容：

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，瓦数越大。Power，但相对价格也较高。

确定变压器线径和线数：

变压器决定后，变压器Bobbin可以决定，依据Bobbin槽宽可以决定变压器的线径和线数，也可以计算出线径的电流密度。电流密度一般为6A/mm2.电流密度仅作为变压器设计的参考值，最终以温升记录为准。

决定Duty cycle (工作周期):

可以决定以下公式Duty cycle ，Duty cycle设计一般以50%为基准，Duty cycle超过50%容易引起振荡。

决定Ip值：

确定辅助电源的圈数：

辅助电源的圈数和电压可根据变压器的圈比确定。

决定MOSFET二次侧二极管Stress(应力):

根据变压器的圈比，可以初步计算变压器的应力(Stress)输入电压264V(电容器为380V)为基准。

其它：

若输出电压为5V必须使用以下内容TL431而非TL432时，必须考虑多组绕组提供Photo coupler及TL431使用。

替换所得信息

这样可以得出公式B(max)，若B(max)如果值过高或过低，则必须重新调整参数。

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(每侧)剩余可绕面积=4.4mm.

计算式：

变压器材料及尺寸：

以上假设可知材料为PC-40，尺寸=EI-28，Ae=0.86cm2.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。

确定变压器的线径和线数：

决定Duty cycle：

决定Ip值：

确定辅助电源的圈数：

决定MOSFET二次侧二极管Stress(应力)：

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，输出电压无法推动Photo coupler及TL因此，必须增加一组线圈，以提供返回路径所需的电压。

变压器接线图：

零件选用：

●FS1:

由变压器计算Iin值，以此Iin值(0.42A)可以知道使用公司共享材料2A/250V，还必须考虑设计Pin(max)时的Iin是否超过保险丝的额定值。

●TR一、热敏电阻：

由于电源激活的瞬间，C1(一次侧滤波电容)短路，导致Iin电流很大，虽然时间很短，但也可能是对的Power因此，必须在滤波电容器前安装热敏电阻，以限制启动瞬间Iin在Spec之内(115V/30A，230V/60A)，但由于热敏电阻也会消耗功率，因此不能放置太大的电阻值(否则会影响效率)，一般使用SCK053(3A/5Ω)，若C1如果电容器使用较大的值，则必须考虑增加热敏电阻的电阻值（通常用于大瓦数）Power上)。

●VDR一、突波吸收器：

雷极发生时，可能会损坏零件，进而影响Power正常动作必须依靠AC输入端 (Fuse之后，加入突波吸收器进行保护Power(一般常用07D471K)，但如果有价格考虑，可以先忽略不安装。

●CY1，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(Y1更贵)，绝缘等级和耐压性也不同(Y1称为双绝缘，绝缘耐压性约为Y2的两倍，电容本体上会有回符号或注明Y1)，因为有这个电路FG所以使用Y2-Cap，Y-Cap会影响EMI一般来说，特征越大越好，但必须考虑漏电和价格问题(Leakage Current )必须符合安全要求(3)Pin公司标准为750uA max)。

●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： FCC Part 15J Class B 、 CISPR 22(EN55022) Class B 两种 ， FCC测试频率在450K~30MHz，CISPR 22测试频率在150K~30MHz， Conduction频谱分析仪可在工厂验证，Radiation 必须到实验室进行验证，X-Cap 一般低频段(1500)K ~ 数M之间)EMI一般来说，防控是有效的X-Cap愈大，EMI防控效果越好(但价格越高)，若X-Cap在0.22uf以上(包含0.22uf)，安全规定必须有泄漏电阻(RX1，一般为1.2MΩ 1/4W)。

●LF1(Common Choke):

EMI主要影响防控零件Conduction 设计中低频段时必须同时考虑EMI特有相同尺寸的特性和温升Common Choke线圈数越多(相对线径越细)，EMI防控效果越好，但温升可能越高。

●BD(二极管整流):

AC电源通过全波整流转换为DC，由变压器计算Iin值，可知只要使用1A/600V整流二极管，因为是全波整流，耐压只有600V即可。

●C一、滤波电容器：

由C1.变压器计算中的尺寸(电容值)可以决定Vin(min)值，电容越大，Vin(min)越高但价格越高，这部分可以在电路中实际验证Vin(min)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，因此，必须使用00必须使用V的电容。

●D二、辅助电源二极管：

整流二极管一般常用FR105(1A/600V)或BYT42M(1A/1000V)，两者的主要区别：

1. 耐压性不同(这里的使用差异无所谓)

2. VF不同(FR105=1.2V，BYT42M=1.4V)

●R10(辅助电源电阻):

主要用于调整PWM IC的VC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PWM IC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(激活电阻):

提供3843第一次激活的路径，第一次激活时透过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。

●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)。

●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)。

●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为考量，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):

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后再加上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)。

●R5，C3(RC filter):

滤除3843 Pin3脚的噪声，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。

●R9(Q1 Gate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，Q1 turn on / turn off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turn off速度较慢);若阻值较小， Q1 turn on / turn off的速度较快，Q1温升较低、效率较高，但EMI较差，一般使用51Ω-150Ω 1/8W。

●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。

●C5:

功能类似RC filter，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(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。

●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)。

●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)。

●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。

●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。

●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Dynamic load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(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:

a. 电流值

b. 二极管的耐压值

以此为例，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/40V Schottky。

●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:

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

●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。

限于篇幅，已做删减