在本項目中，將說明設計AD/DC轉換電路設計的步驟。雖然只是基礎篇，概略說明一下，但仍希望大家了解設計時，必須確認作業順序和相關項目才行。即使擁有足以理解電路圖的知識，也只有在工作時，才會記住圖紙以外的工作和具體步驟。另外，基於經驗的做法和判斷，也是非常重要的訣竅。在設計電路上，必須結合理論、知識以及經驗，以帶來相輔相成協同效應的方法。

以下為標準設計步驟，但只是約略分類並依據順序排列。

首先是決定設計規格，接着一邊選擇能滿足該規格的IC和部件，一邊進行設計。除了電路圖外，還必須設計基板的線路。之後是進行試作和評估、量產得流程。另外，本流程除了設計AC/DC轉換外，也能夠運用在其他電源設計上。

在這裡，第二個步驟為「選擇IC」，但如同前述，在設計基板電源時，幾乎都會設計成使用電源IC的電路，因此次一個步驟才會是「選擇IC」。

負責設計的人，其工作範圍會因為公司和各種因素而不同。例如，原本認為不算設計工作範圍，但可能會和出貨檢查的方法、調查不良品等有關。然而，這些都必須反饋至設計上，且在市場推出產品時，也須完成類似上述的相關製程。

確定要求規格

初期作業中最重要的，就是明確要求規格。這原本就是一開始最重要的步驟，如果未決定整個電路基板的規格，無可避免地，也沒有辦法決定電源規格，但卻常聽到愈接近設計期間，才手忙腳亂的開始的設計。正因為一開始未做出決定，將無法繼續進行下去，必須利用暫時規格，根據推算出必要電壓的負載電流，開始着手設計。在開始時必須決定的主要內容如下所述。

以輸入條件為例，如果是只能在日本國內，則100VAC即可，但販賣至國外的產品，必須具備能支持該國電壓、全球電壓的通用輸入規格。此外，有的國家電壓不穩定，因此須討論該國容許誤差的範圍為多少等許多事項。部件選擇也會因此而出現相當大的波動，這代表在開始時，須儘可能收集相關信息。嚴格說來，即使規格不清不楚，但仍必須硬着頭皮着手設計。目的為期限內設計出正確的電源，設計上必須保持機動。

控制(電源)IC 的選擇

決定規格後，接下來就是選出能滿足該規格的電源IC。如同前述，這裡是在使用電源IC的前提下進行說明。

根據要求事項，決定適合的AC/DC方式為變壓器方式，還是開關方式，降壓或升壓、反激式或正激方式等，並且選擇電源IC。也就是說選擇電源IC決定了電源方式。基本上電源IC必須採用特殊方式，利用決定的方式選擇IC。在設計使用電源IC時，電源IC佔了非常重要的地位，會因為使用的IC來決定電路和部件。換言之，即使認為是以IC為中心進行設計也不為過。

電源IC規格不一，具備的功能也不盡相同。在選擇電源IC時，關鍵要點為找出具備電源上必要功能的IC。特別是保護功能，如果在裝上IC後，為了增加功能還得增加更多外置部件和安裝面積，且設計和評估的時間也勢必增加。基於上述理由，只好承認無法利用外置部件來增加功能。如果能順利使用電源IC，將有助於提升設計的效率。

選擇時，會有「大是包含小在內？」的提問。其實關鍵要點在於廣泛準備高耐壓和支持大功率的規格。答案是「可兼顧」，但考慮效率、外置部件調整至優化，因此並不推薦。

最後，是各廠商所製作的開關電源用IC，彼此之間無法兼容。雖然構造非常相似，引腳配置位置卻不同。基本上無法和更換線性穩壓器78種系列產品一樣隨意更換，在設計過程中，於規劃好基板線路後才變更部件，代表着重新設計，因此在選擇IC時，必須充分加以討論。

設計、外圍部件選定

決定IC後，參考該IC的技術規格的說明或應用範例，繼續進行設計。此時雖然會決定外置的電容器或電阻等的常量，但開關式AC/DC轉換器上，設計變壓器是非常重要的一環。

變壓器設計依照以下的步驟進行。一開始先討論變壓器的尺寸。根據電源方式、開關頻率、輸出功率等，決定變壓器的尺寸。其次，為了避免磁飽和，決定主要線圈（一次側線圈）的L值、各線圈的匝數。完成後再進入設計構造。設計構造時，層構造必須考慮結合度，並確保沿面距離符合安全規範，以及確認是否纏繞成骨架有效繞線槽後，再決定線材的線徑。如此一來即決定好變壓器的規格。下方為變壓器規格範例，供各位參考。

除了變壓器外，選定部件和探討設計時，在電氣、電子知識外，還必須具備部件知識，其中又以經驗最為必要。接着開始設計，但也有不順利的時候。此時，可以利用IC和部件廠商的支持，迅速完成設計。

試作、評估

完成圖紙和部件列表、建立基板布局後，即進入試作、評估性能的階段。試作階段從確認基本工作開始。不過，其實經常不知道什麼工作才是正確的。此時可以利用IC廠商準備的評估板。或許細部規格會和自己設計規格不同，但仍可作為比較、探討的樣本。

評估項目有測量效率等，如果有適用於AC功率計（電力計）將更便利。當然，可以利用電壓表、電流表、鉗形電流表等進行測量，但仍推薦使用功率計顯示效率。

此外，務必使用示波器觀察各點的波形。如果未仔細觀察波形，是無法發現異常的波形、噪聲和峰波等。這樣一來，才能在看起來正常運轉，但卻覺得有些奇怪時找到真正的原因。

評估時，須仔細確認輸出電壓、負載電流、溫度的餘量很重要。如果設計上對於溫度的餘量不足，容易在量產時偏離要求的規格，或因為該批產品影響到不良率。構成電路的部件特性都不一樣，因此必須要了解部件特性，並設計出能達到規格目標的產品。

量產設計、評估、出貨檢查

調試和優化的作業結束後，開始判斷是否可以進入量產。此時，有時可能無法完全滿足要求規格。會為了滿足無論如何都不會退讓的規格要求，必須重新設計，或是稍微妥協，討論如何取得權衡，盡量讓全部產品接近目標值。

以上為步驟和確認項目，希望大家在設計時，大致上都能遵循上述步驟。總之，只要審慎制定計劃以及能隨機應變，相信就可以順利進行設計。

來源：ROHM

作者：ROHM

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