AC-DC|設計篇
選擇設計上所使用的IC
2017.01.26
重點
・大部分在一開始設計時,都還沒有決定電源規格為何。
・在開始設計時,應儘可能收集必要的資料,在能變更的前提下保留容許範圍和彈性,再開始進行設計。
・其實在電源設計上,電源IC佔了極重要的地位,會依使用的IC來決定電路和零件。
電源規格確定後,將進入設計的第2個步驟「選擇控制用電源IC」。
為什麼是「選擇IC」呢?現今設計電源電路上,一般會使用電源用IC(電源廠商可能不同),除了擁有非常優秀的控制性能外,還會配備各種保護功能,因此設計簡略不複雜,對安裝面積等反而有利。
本節以設計PWM方式的返馳式AC-DC轉換器為例,具體設定電源規格,以及決定因應該規格的電源IC。
電源依照「為了能開始設計,建議先決定最低限度的規格」,設定好一般條件。另外,也寫下根據該條件選擇IC時有哪些注意事項。
電源規格範例 | 選擇IC時的重點 | |
---|---|---|
・輸入電壓:85~264VAC | ⇒ | 能夠廣泛因應輸入電源 |
・輸出:12VDC±5% / 3A 36W | ⇒ | 外接輸出功率電晶體 |
・輸出漣波電壓:200mVp-p | ⇒ | 電流模式型 |
・絕緣耐壓:一次側-二次側 3kVAC | ⇒ | 利用光耦合器控制反饋 |
・工作溫度範圍:0~50℃ | ⇒ | 運轉保證溫度範圍:-40~85℃ |
・效率:80%以上 | ⇒ | 開關方式 |
・無負載時的輸入功率:0.1W以下 | ⇒ | 內建啟動電路、低耗功率型 |
・輸入電壓:85~264VAC
預設輸入規格能因應全球各國要求。IC則挑具有大範圍的耐壓能力且性能佳的產品。
・輸出:12VDC±5% / 3A 36W
輸出電壓は為產業機器一般使用的通行電壓12V,精度通常為±5%。輸出電流為3A,雖然可以選擇內建開關用電晶體的IC,但為了理解基本構造,建議外接開關用的功率MOSFET。
・輸出漣波:200mVp-p
輸出漣波為標準值。著重在能降低漣波的電流模式所使用的控制IC。
・絕緣耐壓:一次側-二次側之間 3kVAC
除了變壓器外,為了控制回饋、穩定輸出電壓,必須裝設將二次側電壓(輸出電壓)傳送回一次側的線路,而該線路也必須能夠絕緣。回饋電路會使用光耦合器來絕緣。
・工作溫度範圍:0~50℃
工作溫度範圍為機器一般規格即可。為了達到該標準,應選擇溫度範圍更大的IC和零件。
・效率:80%以上
這也算是一般常見的效率。有的DC-DC轉換器會要求效率超過90%,但AC-DC轉換器雖然還有改善的空間,不過效率依然達到80%,並未因此而偏低。為了達到此一效率,必須裝設採用開關方式的AC-DC轉換電路。
・無負載時的輸入功率:0.1W以下
為了達到其目標值,必須採用能保持低耗電量的控制IC才行。
而在找尋可以實現電源規格目標的IC時,也要先了解AC-DC轉換方式和特色、市場流通的控制用IC種類和功能。乍看之下非常複雜,不過只要決定好轉換方式,之後就簡單許多了。此次採用PWM方式的返馳式轉換器,因此在找尋IC之際,會先鎖定能組成返馳式轉換器的IC。接著,依照採用PWM方式、符合輸入範圍和輸出規格的順序來尋找IC。我們可以前往IC廠商的web網站上限定條件進行搜尋,記得多加利用。
以下為能夠實現該電源規格的電源IC。
BM1P061FJ:AC-DC用 PWM 控制器IC
特色
- PWM 頻率65kHz
- 電流模式方式
- 輕負載時BURST模式、降頻功能
- 內建650V 啟動電路
- VCC 端子低電壓保護、過電壓保護
- CS端子 開路保護
- CS端子 Leading-Edge-Blanking 功能
- 每循環限制過電流功能
- 過電流限制器AC 校正功能
- 緩啟動功能
- 二次側過電流保護電路
- 跳頻功能(Frequency Hopping)
BM1P061FJ是AC-DC轉換器用的PWM控制器IC,能組成絕緣型的返馳式轉換器。IC特色如上所述,但此次設計範例的規格中使用該款IC,主要是因為其屬於採用內建650V 耐壓啟動電路之電流模式,能充分因應整流264VAC之DC電壓的PWM方式開關電源用IC,以及配備啟動電路和能在輕負載時降低開關頻率、省電力且高效率,還有BM1PXXX 系列產品陣容豐富,在設計途中變更規格也容易等諸多優點。
另外,也列出組成返馳式時的基本電路。如圖片所示,IC集積化高,因此外接零件非常少。IC詳細資料可以參照資料表。
決定好能實現電源規格的IC後,建議再稍微複習一下AC-DC轉換,之後再開始進行設計。
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可用來瞭解AC/DC變換器和相關設計的基本資料。
「選擇設計上所使用的IC」相關文一覽
- 採用AC-DCPWM方式的返馳式轉換器設計方法概要
- 所謂隔離型返馳式轉換器
- 絕緣型返馳式轉換器的基本概念:所謂開關AC-DC轉換
- 絕緣型返馳式轉換器的基本概念:所謂反馳式轉換器的特徵
- 絕緣型返馳式轉換器的基本概念:返馳式轉換器的運轉和緩衝
- 絕緣型返馳式轉換器的基本概念:所謂不連續模式和連續模式
- 設計步驟
- 決定電源規格
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:設計變壓器(算出數值)
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:設計變壓器(設計構造)-之1
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:設計變壓器(設計構造)-之2
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:決定主要零件-MOSFET相關之1
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:決定主要零件-MOSFET相關之2
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:決定主要零件-CIN和緩衝電路
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:決定主要零件−輸出整流器和Cout
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:決定主要零件−IC的VCC相關
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:決定主要零件−設定IC、其他
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:EMI對策和輸出雜訊對策
- 機板配線範例
- 彙整
下載資料
AC-DC
- 基礎篇
-
設計篇
-
採用AC-DCPWM方式的返馳式轉換器設計方法概要
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- 決定電源規格
- 選擇設計上所使用的IC
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路
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- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:設計變壓器(設計構造)-之1
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:設計變壓器(設計構造)-之2
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:決定主要零件-MOSFET相關之1
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:決定主要零件-MOSFET相關之2
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:決定主要零件-CIN和緩衝電路
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:決定主要零件−輸出整流器和Cout
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:決定主要零件−IC的VCC相關
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:決定主要零件−設定IC、其他
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:EMI對策和輸出雜訊對策
- 機板配線範例
- 彙整
- AC-DC 非隔離型降壓轉換器的設計案例概要
-
使用SiC-MOSFET的隔離型準諧振轉換器的設計案例 前言
- 設計中使用的電源IC:專為SiC-MOSFET最佳化
- 設計案例電路
- 變壓器T1的設計 其2
- 變壓器T1的設計 其1
- 主要零件的選型:MOSFET Q1
- 主要零件的選型:輸入電容和平衡電阻
- 主要零件的選型:用來設定過負載保護點切換的電阻
- 主要零件的選型:電源IC的VCC相關零件
- 主要零件的選型:電源IC的BO(Brown-out)引腳相關零件
- 主要零件的選型:緩衝電路相關零件
- 主要零件的選型:輸出整流二極體
- 主要零件的選型:輸出電容、輸出設定及控制零件
- 主要零件的選型:MOSFET閘極驅動調整電路
- 主要零件的選型:電流檢測電阻及各種檢測用引腳相關零件
- 主要零件的選型:EMI及輸出雜訊對策零件
- PCB板佈局範例
- 案例中的電路和零件清單
- 評估結果:效率和切換波形
- 小結
-
提高AC/DC轉換器效率的二次側同步整流電路設計 前言
- 設計步驟
- 用於設計的IC
- 電源規格和替代電路
- 同步整流電路部分:同步整流用MOSFET的選型
- 同步整流電路部分:電源IC的選擇
- 同步整流電路部分:週邊電路零件的選擇-DRAIN引腳的D1、R1、R2
- 同步整流電路部分:週邊電路零件的選型-MAX_TON引腳的C1、R3以及VCC引腳
- 分流穩壓器電路部分:週邊電路零件的選擇
- 故障排除(Trouble Shooting)①:當二次側MOSFET立即關斷時
- 故障排除(Trouble Shooting) ②:當二次側MOSFET在輕載時因諧振動作而導通時
- 故障排除(Trouble Shooting) ③:當VDS2受突波影響超過二次側MOSFET的VDS耐壓時
- 二極體整流和同步整流的效率比較
- 安裝PCB板佈局相關的注意事項
- 總結
-
採用AC-DCPWM方式的返馳式轉換器設計方法概要
- 評估篇
- 產品介紹
- FAQ