大家好，我是磚一談芯。

非常高興能夠參加電源網的DIY設計大賽，也很榮幸能夠在電源網和得捷電子兩個大平臺上展示自己的處女作。

我今天給大家帶來的項目是一款基于反激式開關電源的手機充電器設計。

接下來的幾天，我會以一個系列進行更新，分別從原理圖設計，元器件選型，PCB Layout，高頻變壓器的計算，以及調試過程中遇到的問題點進行分享。

這是本系列的第一期，本期主要講解反激開關電源模塊化電路的工作原理和器件如何選型，歡迎各位看官批評指正！

首先，設定初始系統參數

輸入電壓：Vin=220V

輸出電壓：Vout=5V，輸出電流：Iout=2A

輸出功率：Po=Vout*Iout=10W，效率：η=85%

開關頻率：Fsw=65KHz

其次，我把本次DIY的原理圖按照模塊化整理成系統框圖，這樣方便我掌握現在反激開關電源有哪些模塊需要學習，也增加論壇網友的可讀性。

下面我將把這些電路按照模塊化講解各部分的作用以及器件選型。

1、輸入保護電路

輸入保護電路是由保險絲F1和壓敏電阻MOV1組成，保險絲負責過流保護，壓敏電阻負責過壓保護，當輸入一旦有非常大的電壓和電流時，它們可以保護后級的電路不受損壞。

1.1 保險絲選型

主要有四個參數：電流，電壓，慢熔斷，一次性。

（1）輸入電流有效值

保留3倍余量，取1.25A

（2）電壓

市電是220V±20%，176V~264V，現在電網控制比較好，在220V~240V以內。所以選擇300V沒問題。

（3）慢熔斷

電源里經常選用慢斷，因為我們要過雷擊浪涌，用快斷的話，I2t很小，雷擊浪涌容易燒毀保險絲。

（4）一次性

電源里常選用一次性保險絲，自恢復保險絲不選，原因一旦保險絲損壞意味著電路過流了，后級電路沒修好的情況下，前邊保險絲恢復了，會造成電源二次傷害。

所以最終選型是300V，1.25A。

1.2 壓敏電阻選型

壓敏電阻主要是防止瞬間高壓。

主要考慮輸入電壓選擇，雷擊浪涌等級選擇。

壓敏電壓=輸入電壓*電壓波動1.2*1.414/降額70%=532V，可以選561；

雷擊浪涌選3級：差模1KV，共模2KV，所以浪涌電流Ipp=浪涌等級電壓/發生器阻抗=1000V/2Ω=500A，可以選1200A；

直徑可以選擇D=7mm，誤差可以選K=10%，所以最終選型是07D561K

 2、EMI濾波電路和輸入整流濾波電路

2.1 EMI濾波電路

主要是由CX1電容，磁珠L2，L3構成，其中CX1電容主要用于濾除來自零火線的差模噪聲，L2和L3可以當成共模電感，濾除共模噪聲，防止對電源的干擾，同時也防止電源本身產生的高頻雜波對電網的干擾。

2.1.1 X電容及泄放電阻選型

X電容容值一般在幾十nF到幾百nF，這里選擇100nF，電壓根據輸入電壓選擇，輸入電壓可以達到264V，所以可選擇400V。

R15、R16、R17主要作用是X電容泄放電阻，提供泄放回路。我選用1206 820K

2.1.2 磁珠選型

兩個磁珠可以按照數據手冊選型， 300R，1206。

2.2 輸入整流濾波電路

主要是由整流橋BD1，C9，L1，C10構成，其中整流橋BD1主要是用于將輸入的交流電整流成直流電，C9，L1，C10組成π型濾波用于濾除共模噪聲和差模噪聲，同時可以把整流之后的饅頭波，濾波成平直的電壓。

2.2.1 整流橋選型

我選取集成的整流橋MB10F，耐壓1000V，體積小巧，二極管一致性好。

UBR≥1.25*√2Umax，其中UBR：反向擊穿電壓，Umax：交流輸入電壓最大值 UBR≥1.25*√2*220=311V

一般工程上最大反向耐壓用到1/3，所以選擇耐壓1000V的MB10F

2.2.2 高壓濾波電容選型

一般按照輸出功率配置輸入電容，大概2~3nF/W，輸出功率5V2A=10W，3*10=30nF，留有余量可選擇33nF。

輸入電容電壓Vdcmax=Vinmax*√2=373.352 ，取輸入電容耐壓400V。

2.2.3 工字電感及泄放電阻選型

這里需要濾除更多的紋波，需要加一顆電感，構成CLC網絡，也就是π型濾波電路。工字電感根據數據手冊里選擇1mH，留有余量選擇3mH。具體計算還沒搞明白，有明白的朋友評論區說一下哈。

電感并聯的電阻作用是由于MOS管斷開后電感上會產生反向感生電壓，加一個電阻為電感提供泄放感生電壓回路。這里我選擇一顆0805的10K電阻。

3、RCD吸收回路

RCD吸收回路是由R2，C2，D2組成，和MOS管相連接。

3.1 二極管選型

當MOS管關斷后，變壓器的原邊線圈由于漏感的存在容易產生尖峰電壓和電流，所以RCD回路主要作用是吸收原邊變壓器的漏感尖峰，電壓較大，所以二極管我選擇一顆1000V貼片快恢復二極管F1M。

3.2 電阻和電容選型

需要根據實際調試進行微調，故根據芯片手冊選型

電阻選型：1206封裝，150K；

電容選型：1206封裝，2.2nF；

4、VCC供電電路

VCC供電電路主要是使用變壓器的輔助繞組供電，可以節省供電電源，功率密度更高，散熱會更好。

4.1 二極管選型

由于這個輔助繞組與主繞組和輔助繞組之間都會存在互感問題，所以輔助繞組上會有感生電壓存在，還有兩個繞組的匝比關系，會感應出幾十伏的電壓，所以需要用二極管單向導通性截止住，防止損壞后級芯片。

所以我選擇一顆200V 1A快恢復二極管。

4.2 電阻選型

R3電阻主要作用有兩個其一是防止LC阻尼振蕩；其二是限制電流尖峰，選擇10R即可。

4.3 濾波電容

通過二極管的整流和EC1、C4的濾波，得到低壓直流電給VCC供電，參考數據手冊，EC1 47nF 35V，C4 0603的100nF

5、電流檢測電路

電流檢測電路由兩個電阻R11，R12組成，通常被稱為Rsense或者CS電阻。主要是利用歐姆定律，通過測量電阻兩端的壓降，就可以計算通過電阻的電流大小，從而實現對原邊電流的精準檢測，如果電流太大，就會觸發芯片內部的過流保護。這里我參考芯片手冊電阻值，選擇兩顆1206的3.3R電阻。這里阻值的計算還不是很懂，有懂得朋友可以評論區留言。

6、輸出整流濾波電路

輸出整流濾波電路主要由R1，C1，D1，EC2，EC3，C3組成。

R1，C1構成RC吸收回路，主要是用于吸收二極管上的漏感尖峰；二極管是一顆肖特基二極管，主要作用是當原邊MOS管打開后，在變壓器同名端的作用下，可以截止住感應出的反向電壓。當原邊MOS管關閉后，變壓器原邊電感感應電壓反向，二極管導通會續流給輸出負載供電。

6.1 輸出整流二極管選型

輸出二極管的耐壓包括輸出電壓，原邊的反射電壓以及副邊的漏感電壓。

Vrrm=Vout+Vdcmax/N=5V+220V*1.414V/12=30.9V，余量留大一點，耐壓可以選擇100V，電流可以取5A。

6.2 RC選型

R1和C1取值可以按照數據手冊里面來，22R和1nF。

6.3 輸出電解電容選型

EC2，EC3，C3主要作用是濾除二極管整流后輸出電壓的紋波。我參考數據手冊以及后期Layout過程中封裝問題，用了兩顆50V 470uF的電解電容，為了減小ESR，我選擇了一顆0603 1uF的MLCC。

7、穩壓反饋電路

7.1 穩壓反饋電路作用

穩壓反饋電路主要是由分壓電阻R6，R7，基準電壓源CJ431和光耦EL1018，限流電阻R4，R5和補償網絡R8，C5組成。

這部分電路是電壓反饋電路，用來告訴芯片當前的輸出電壓值，從而讓芯片微調PWM的占空比，從而可以穩定輸出電壓。當某時刻輸出電壓低于5V，分壓電阻節點電壓也會偏低，431會開始穩定輸出電壓，內部1腳REF端感受到電壓反饋量減小后，431的陰極到陽極的分流就變小，光耦中發光二極管就會變暗，內部的光電三極管就會截止，電壓突變這件事就會傳遞給芯片FB反饋端，芯片收到信號以后，內部的MOS管就會導通，占空比變大，從而輸出電壓增加，最終穩定在5V。

7.2 光耦和基準電壓源的選擇

光耦的選擇一般是選線性光耦，我選擇一顆電流傳輸比CTR在50-600%，CTR比較高，型號為EL1018。CTR越大，說明輸入小電流可以在輸出端產生較大的輸出電流，說明信號傳輸效率高。反之，CTR越小，信號傳輸效率低。

電壓基準源選擇的是對標TL431的CJ431，穩壓范圍在2.5V~36V，可以滿足輸出5V分壓的需求。

7.3 分壓電阻的阻值計算

所以R6，R7可以取10K，0603

7.4 光耦和431的限流阻值，環路補償網絡

這部分比較難，我參考數據手冊。R4取1K 0603，R5取2K 0603，R8取10K 0603，C5取100nF 0603

有知道怎么計算的朋友可以評論區留言，我將繼續學習。

8、輸入欠壓過壓保護電路和定時器保護電路

8.1 輸入過壓欠壓保護電路

它是由R9，R10組成。芯片7腳B/O通過R9、R10的分壓檢測V-bus電壓，判斷輸入是否過壓或欠壓。

我參考芯片手冊R9和R10選擇10.2M和91K。具體的計算需要研究一下。有知道的朋友可以評論區留言一下。

8.2 定時器保護電路

芯片的8腳TIMER結合了軟啟動、頻率抖動和定時功能，用于過載保護OLP和欠壓保護Brownout，它是芯片內部的比較電壓，接上47uF的電容濾波即可。這個還在學習中，有知道的朋友可以分享一下思路。

9、Y電容隔離電路

Y電容是為了隔離熱地和冷地。

9.1 Y電容容值

不是越大越好，它是跟耐壓的漏電流要求有關，一般是5mA或者10mA，如果漏電流超標的話，會有安全隱患。所以Y電容容值一般都是1nF，2.2nF居多，3.3nF，4.7nF更少，這樣才能保證耐壓的漏電流不能超。

9.1 Y電容耐壓

由于可以隔離變壓器原邊熱地和副邊冷地，耐壓較大4000Vac，額定電壓400V，腳距10mm，所以選型可以選擇400V，2.2nF，Y1電容。

感謝大家的觀看，初學開關電源，還請大家在評論區多多提提意見，謝謝！

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