本篇以“AC/DC PWM方式反激式轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)方法”為題，重溫絕緣型反激式轉(zhuǎn)換器的基礎(chǔ)、說(shuō)明設(shè)計(jì)步驟、規(guī)格決定、電源IC的選擇以及實(shí)際的電路設(shè)計(jì)和基板布局等事宜，這里“總結(jié)”如下。

開關(guān)電源電路基本上屬于模擬電路，其設(shè)計(jì)原則不變。但開關(guān)包含大電流ON/OFF的工作在內(nèi)，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮高頻諧波和EMI。

AC/DC轉(zhuǎn)換器會(huì)使用到數(shù)百伏特的高電壓，和傳感器電路等不同，必須使用高耐壓部件，因此設(shè)計(jì)者須具備絕緣和高耐壓部件相關(guān)知識(shí)。

從絕緣電源的角度來(lái)看，必須設(shè)計(jì)變壓器。雖然部件簡(jiǎn)單不復(fù)雜，但不適合沒有操作經(jīng)驗(yàn)的人員設(shè)計(jì)，是電源電路上基本且非常重要的部件。

決定部件常量時(shí)，會(huì)利用計(jì)算公式取得常量，或根據(jù)電路條件和過(guò)往經(jīng)驗(yàn)，決定大略的數(shù)值。可惜的是包含決定余量的方法在內(nèi)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法則做出決定終非正確做法，仍應(yīng)該重復(fù)設(shè)計(jì)、試作、評(píng)估后再?zèng)Q定各項(xiàng)常量。
無(wú)論如何，由于它屬于模擬電路，因此決定常量的方法大部分都是“大致上這樣”，其中可能有無(wú)法同意的做法，但相對(duì)來(lái)說(shuō)，也并非要常量完全吻合才能工作，在允許某一程度落差的組合中，或許只要調(diào)整至優(yōu)化就可以取得協(xié)調(diào)。也就是說(shuō)，由3位設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)同一規(guī)格的電源，例如反激的基本構(gòu)造或許一樣，但細(xì)部卻是三人三種。這可說(shuō)是設(shè)計(jì)模擬電路、電源電路有趣的地方。

以下將總結(jié)本篇說(shuō)明過(guò)的項(xiàng)目，特別是“2．設(shè)計(jì)步驟”開始每一個(gè)項(xiàng)目的關(guān)鍵要點(diǎn)。各階段都有應(yīng)仔細(xì)理解的內(nèi)容，希望各位能再次確認(rèn)。

＜AC/DC PWM方式反激式轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)方法＞

絕緣型反激式轉(zhuǎn)換器的基礎(chǔ)

開關(guān)AC/DC轉(zhuǎn)換

反激式轉(zhuǎn)換器的特征

反激式轉(zhuǎn)換器的工作和緩沖

不連續(xù)模式與連續(xù)模式

設(shè)計(jì)步驟

關(guān)鍵要點(diǎn)

?在一開始設(shè)計(jì)時(shí)，大多尚未決定電源的規(guī)格，但仍推薦盡量在確認(rèn)好規(guī)格后，再開始著手設(shè)計(jì)。

?在實(shí)際設(shè)計(jì)電源時(shí)，電源IC占了非常重要的地位，會(huì)因?yàn)槭褂玫腎C來(lái)決定電路和部件。

?在判斷能否量產(chǎn)時(shí)，除了符合、不符合要求規(guī)格外，也必須權(quán)衡調(diào)整。

電源規(guī)格的決定

關(guān)鍵要點(diǎn)

?在開始設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能收集必要的資料，在可以變更的前提下，于容許范圍內(nèi)彈性設(shè)計(jì)電源規(guī)格。

設(shè)計(jì)使用IC的選擇

關(guān)鍵要點(diǎn)

?近年來(lái)電源設(shè)計(jì)，會(huì)根據(jù)所使用的電源IC，大略決定電路和部件，因此請(qǐng)參考電路范例等來(lái)構(gòu)思整個(gè)電路。

絕緣型反激式轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計(jì)

變壓器設(shè)計(jì)（數(shù)值計(jì)算）

關(guān)鍵要點(diǎn)

?基本上需要滿足設(shè)計(jì)電路的變壓器設(shè)計(jì)。

?有不少工程師覺得變壓器設(shè)計(jì)非常麻煩，因此可以尋求IC廠商和變壓器廠商支援。

變壓器設(shè)計(jì)（構(gòu)造設(shè)計(jì)）－其1

變壓器設(shè)計(jì)（構(gòu)造設(shè)計(jì)）－其2

關(guān)鍵要點(diǎn)

?計(jì)算出數(shù)值后，進(jìn)入具體的變壓器構(gòu)造的設(shè)計(jì)。

?計(jì)算出數(shù)值后，如果能大略完成構(gòu)造設(shè)計(jì)，有望在變壓器廠商等的協(xié)助下，設(shè)計(jì)出最終版本。

主要部件的選定－MOSFET相關(guān) 其1

關(guān)鍵要點(diǎn)

?選定開關(guān)晶體管（MOSFET）主要考量漏極－源極間耐壓、峰值電流、導(dǎo)通電阻損耗、封裝容許損耗。

?單純的紙上計(jì)算仍很難嚴(yán)謹(jǐn)?shù)刈龀鲞x定，仍須靠經(jīng)驗(yàn)法則和實(shí)際測(cè)量才行。

主要部件的選定－MOSFET相關(guān) 其2

關(guān)鍵要點(diǎn)

?為了控制開關(guān)用晶體管（MOSFET）的工作，依據(jù)電源IC的規(guī)格設(shè)計(jì)電路。

?請(qǐng)遵照電源IC的技術(shù)規(guī)格中，所記載的決定電路、常量的方法等內(nèi)容。

主要部件的選定－CIN和緩沖

關(guān)鍵要點(diǎn)

?輸入電容器CIN能在輸入電源瞬斷或開關(guān)時(shí)，補(bǔ)足所流入的輸入電流，是電路上非常重要的裝置。

?基本上緩沖電路為必要配件，能在輸入產(chǎn)生浪涌時(shí)，保護(hù)開關(guān)晶體管。

主要部件的選定－輸出整流器和Cout

關(guān)鍵要點(diǎn)

?基本的電路工作與二極管整流式DC/DC轉(zhuǎn)換器相同。

?輸出整流二極管，使用損耗小的肖特基二極管、快速恢復(fù)二極管。

?輸出電容器所使用的電解電容器，要根據(jù)紋波電流和壽命充分考量。

主要部件的選定－IC的VCC相關(guān)

關(guān)鍵要點(diǎn)

?電源IC必須使用電源IC內(nèi)的控制電路用的低電壓DC電源（呼稱例：VCC等），一般而言會(huì)使用變壓器的輔助繞組（其他呼稱：VCC繞組、三級(jí)繞組等）。

?電源的生成大多利用簡(jiǎn)單的二極管整流。

?電壓依照IC規(guī)格，特別是AC/DC是從高電壓轉(zhuǎn)換而來(lái)，必須注意不要超過(guò)額定值。

主要部件的選定－IC的設(shè)定、其他

關(guān)鍵要點(diǎn)

?使用電源IC的設(shè)計(jì)中，除了基本部件（橋式二極管、變壓器等）外，還需電源IC功能設(shè)定等部件。

?電源IC部件的常量等遵照技術(shù)規(guī)格、應(yīng)用備忘錄、設(shè)計(jì)手冊(cè)等的說(shuō)明。

?大多用來(lái)設(shè)定保護(hù)電路的差動(dòng)等級(jí)和限制值等，主要有電阻和電容器等部件。

EMI對(duì)策及輸出噪聲對(duì)策

關(guān)鍵要點(diǎn)

?開關(guān)電源是潛在的EMI源頭，必須同時(shí)針對(duì)傳導(dǎo)噪聲和輻射噪聲采取對(duì)策。

?從EMC的角度來(lái)看，主要是輻射（輻射噪聲）對(duì)策。

?基本對(duì)策是噪聲濾波器的設(shè)置，與基板布局或基本部件也有關(guān)系。

基板布局例

關(guān)鍵要點(diǎn)

?開關(guān)電源設(shè)計(jì)時(shí)，基板布局會(huì)對(duì)電源性能和EMC造成非常大的影響。

?基本上會(huì)流過(guò)大電流的線盡量粗、盡量縮短、環(huán)路盡量縮小。

?控制信號(hào)線和噪聲多的線分開配置，也不能經(jīng)過(guò)變壓器正下方。

審核編輯黃宇