大家好，我是砖一谈芯。
非常高兴能够参加电源网的DIY设计大赛，也很荣幸能够在电源网和得捷电子两个大平台上展示自己的处女作。
我今天给大家带来的项目是一款基于反激式开关电源的手机充电器设计。
接下来的几天，我会以一个系列进行更新，分别从原理图设计，元器件选型，PCB Layout，高频变压器的计算，以及调试过程中遇到的问题点进行分享。
这是本系列的第一期，本期主要讲解反激开关电源模块化电路的工作原理和器件如何选型，欢迎各位看官批评指正！
首先，设定初始系统参数
输入电压：Vin=220V
输出电压：Vout=5V，输出电流：Iout=2A
输出功率：Po=Vout*Iout=10W，效率：η=85%
开关频率：Fsw=65KHz
其次，我把本次DIY的原理图按照模块化整理成系统框图，这样方便我掌握现在反激开关电源有哪些模块需要学习，也增加论坛网友的可读性。
下面我将把这些电路按照模块化讲解各部分的作用以及器件选型。
1、输入保护电路
输入保护电路是由保险丝F1和压敏电阻MOV1组成，保险丝负责过流保护，压敏电阻负责过压保护，当输入一旦有非常大的电压和电流时，它们可以保护后级的电路不受损坏。
1.1 保险丝选型
主要有四个参数：电流，电压，慢熔断，一次性。
（1）输入电流有效值
保留3倍余量，取1.25A
（2）电压
市电是220V±20%，176V~264V，现在电网控制比较好，在220V~240V以内。所以选择300V没问题。
（3）慢熔断
电源里经常选用慢断，因为我们要过雷击浪涌，用快断的话，I2t很小，雷击浪涌容易烧毁保险丝。
（4）一次性
电源里常选用一次性保险丝，自恢复保险丝不选，原因一旦保险丝损坏意味着电路过流了，后级电路没修好的情况下，前边保险丝恢复了，会造成电源二次伤害。
所以最终选型是300V，1.25A。
1.2 压敏电阻选型
压敏电阻主要是防止瞬间高压。
主要考虑输入电压选择，雷击浪涌等级选择。
压敏电压=输入电压*电压波动1.2*1.414/降额70%=532V，可以选561；
雷击浪涌选3级：差模1KV，共模2KV，所以浪涌电流Ipp=浪涌等级电压/发生器阻抗=1000V/2Ω=500A，可以选1200A；
直径可以选择D=7mm，误差可以选K=10%，所以最终选型是07D561K
2、EMI滤波电路和输入整流滤波电路
2.1 EMI滤波电路
主要是由CX1电容，磁珠L2，L3构成，其中CX1电容主要用于滤除来自零火线的差模噪声，L2和L3可以当成共模电感，滤除共模噪声，防止对电源的干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网的干扰。
2.1.1 X电容及泄放电阻选型
X电容容值一般在几十nF到几百nF，这里选择100nF，电压根据输入电压选择，输入电压可以达到264V，所以可选择400V。
R15、R16、R17主要作用是X电容泄放电阻，提供泄放回路。我选用1206 820K
2.1.2 磁珠选型
两个磁珠可以按照数据手册选型， 300R，1206。
2.2 输入整流滤波电路
主要是由整流桥BD1，C9，L1，C10构成，其中整流桥BD1主要是用于将输入的交流电整流成直流电，C9，L1，C10组成π型滤波用于滤除共模噪声和差模噪声，同时可以把整流之后的馒头波，滤波成平直的电压。
2.2.1 整流桥选型
我选取集成的整流桥MB10F，耐压1000V，体积小巧，二极管一致性好。
UBR≥1.25*√2Umax，其中UBR：反向击穿电压，Umax：交流输入电压最大值 UBR≥1.25*√2*220=311V
一般工程上最大反向耐压用到1/3，所以选择耐压1000V的MB10F
2.2.2 高压滤波电容选型
一般按照输出功率配置输入电容，大概2~3nF/W，输出功率5V2A=10W，3*10=30nF，留有余量可选择33nF。
输入电容电压Vdcmax=Vinmax*√2=373.352 ，取输入电容耐压400V。
2.2.3 工字电感及泄放电阻选型
这里需要滤除更多的纹波，需要加一颗电感，构成CLC网络，也就是π型滤波电路。工字电感根据数据手册里选择1mH，留有余量选择3mH。具体计算还没搞明白，有明白的朋友评论区说一下哈。
电感并联的电阻作用是由于MOS管断开后电感上会产生反向感生电压，加一个电阻为电感提供泄放感生电压回路。这里我选择一颗0805的10K电阻。
3、RCD吸收回路
RCD吸收回路是由R2，C2，D2组成，和MOS管相连接。
3.1 二极管选型
当MOS管关断后，变压器的原边线圈由于漏感的存在容易产生尖峰电压和电流，所以RCD回路主要作用是吸收原边变压器的漏感尖峰，电压较大，所以二极管我选择一颗1000V贴片快恢复二极管F1M。
3.2 电阻和电容选型
需要根据实际调试进行微调，故根据芯片手册选型
电阻选型：1206封装，150K；
电容选型：1206封装，2.2nF；
4、VCC供电电路
VCC供电电路主要是使用变压器的辅助绕组供电，可以节省供电电源，功率密度更高，散热会更好。
4.1 二极管选型
由于这个辅助绕组与主绕组和辅助绕组之间都会存在互感问题，所以辅助绕组上会有感生电压存在，还有两个绕组的匝比关系，会感应出几十伏的电压，所以需要用二极管单向导通性截止住，防止损坏后级芯片。
所以我选择一颗200V 1A快恢复二极管。
4.2 电阻选型
R3电阻主要作用有两个其一是防止LC阻尼振荡；其二是限制电流尖峰，选择10R即可。
4.3 滤波电容
通过二极管的整流和EC1、C4的滤波，得到低压直流电给VCC供电，参考数据手册，EC1 47nF 35V，C4 0603的100nF
5、电流检测电路
电流检测电路由两个电阻R11，R12组成，通常被称为Rsense或者CS电阻。主要是利用欧姆定律，通过测量电阻两端的压降，就可以计算通过电阻的电流大小，从而实现对原边电流的精准检测，如果电流太大，就会触发芯片内部的过流保护。这里我参考芯片手册电阻值，选择两颗1206的3.3R电阻。这里阻值的计算还不是很懂，有懂得朋友可以评论区留言。
6、输出整流滤波电路
输出整流滤波电路主要由R1，C1，D1，EC2，EC3，C3组成。
R1，C1构成RC吸收回路，主要是用于吸收二极管上的漏感尖峰；二极管是一颗肖特基二极管，主要作用是当原边MOS管打开后，在变压器同名端的作用下，可以截止住感应出的反向电压。当原边MOS管关闭后，变压器原边电感感应电压反向，二极管导通会续流给输出负载供电。
6.1 输出整流二极管选型
输出二极管的耐压包括输出电压，原边的反射电压以及副边的漏感电压。
Vrrm=Vout+Vdcmax/N=5V+220V*1.414V/12=30.9V，余量留大一点，耐压可以选择100V，电流可以取5A。
6.2 RC选型
R1和C1取值可以按照数据手册里面来，22R和1nF。
6.3 输出电解电容选型
EC2，EC3，C3主要作用是滤除二极管整流后输出电压的纹波。我参考数据手册以及后期Layout过程中封装问题，用了两颗50V 470uF的电解电容，为了减小ESR，我选择了一颗0603 1uF的MLCC。
7、稳压反馈电路
7.1 稳压反馈电路作用
稳压反馈电路主要是由分压电阻R6，R7，基准电压源CJ431和光耦EL1018，限流电阻R4，R5和补偿网络R8，C5组成。
这部分电路是电压反馈电路，用来告诉芯片当前的输出电压值，从而让芯片微调PWM的占空比，从而可以稳定输出电压。当某时刻输出电压低于5V，分压电阻节点电压也会偏低，431会开始稳定输出电压，内部1脚REF端感受到电压反馈量减小后，431的阴极到阳极的分流就变小，光耦中发光二极管就会变暗，内部的光电三极管就会截止，电压突变这件事就会传递给芯片FB反馈端，芯片收到信号以后，内部的MOS管就会导通，占空比变大，从而输出电压增加，最终稳定在5V。
7.2 光耦和基准电压源的选择
光耦的选择一般是选线性光耦，我选择一颗电流传输比CTR在50-600%，CTR比较高，型号为EL1018。CTR越大，说明输入小电流可以在输出端产生较大的输出电流，说明信号传输效率高。反之，CTR越小，信号传输效率低。
电压基准源选择的是对标TL431的CJ431，稳压范围在2.5V~36V，可以满足输出5V分压的需求。
7.3 分压电阻的阻值计算
所以R6，R7可以取10K，0603
7.4 光耦和431的限流阻值，环路补偿网络
这部分比较难，我参考数据手册。R4取1K 0603，R5取2K 0603，R8取10K 0603，C5取100nF 0603
有知道怎么计算的朋友可以评论区留言，我将继续学习。
8、输入欠压过压保护电路和定时器保护电路
8.1 输入过压欠压保护电路
它是由R9，R10组成。芯片7脚B/O通过R9、R10的分压检测V-bus电压，判断输入是否过压或欠压。
我参考芯片手册R9和R10选择10.2M和91K。具体的计算需要研究一下。有知道的朋友可以评论区留言一下。
8.2 定时器保护电路
芯片的8脚TIMER结合了软启动、频率抖动和定时功能，用于过载保护OLP和欠压保护Brownout，它是芯片内部的比较电压，接上47uF的电容滤波即可。这个还在学习中，有知道的朋友可以分享一下思路。
9、Y电容隔离电路
Y电容是为了隔离热地和冷地。
9.1 Y电容容值
不是越大越好，它是跟耐压的漏电流要求有关，一般是5mA或者10mA，如果漏电流超标的话，会有安全隐患。所以Y电容容值一般都是1nF，2.2nF居多，3.3nF，4.7nF更少，这样才能保证耐压的漏电流不能超。
9.1 Y电容耐压
由于可以隔离变压器原边热地和副边冷地，耐压较大4000Vac，额定电压400V，脚距10mm，所以选型可以选择400V，2.2nF，Y1电容。
感谢大家的观看，初学开关电源，还请大家在评论区多多提提意见，谢谢！
