2024年5月13日发(作者：摩托罗拉xt788参数)

电源模块Forward 線路解說

Rev. A0

Date

： 2021年5月27日

(1). Forward 的線路架構

(2). 變壓器計算法

(3). 輸出電感計算

(4). 消磁方法

1. Forward 的線路解說：

1.1. 線路架構演進：

(a). 降壓型 Buck 電路

(b). 為隔離初次級『地電位』，插入變壓器 T1

(c). 改變Q1位置，簡化驅動線路

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电源模块Forward 線路解說

Rev. A0

Date

： 2021年5月27日

1.2. 線路動作方式：

(a). Q1導通：

a.1. 初級的工作情況與 Fly-Back 相同，Q1導通時，Vin 將貼在變壓器初級 Np

a.2. 由於 Ns 的極性對 Ds1 是順偏，所以次級 Ns感應到『Ns/Np圈比』的電壓，並對次級電感 L1充

電

a.3. 次級電感的電流波形、工作 Duty … 則與 Buck 線路一模一樣 ………該Buck的輸入電壓則是變壓

器T1的次級電壓Vs，能量先轉存到 L1 及輸出負載 ( 詳細請參考 Buck 線路解說 )

a.4. Np 電感因為變壓器沒有切 Gap，所以電感值比起 Bly-Back 大很多，Is 的斜率也變的很小

Iin

1

t1

Vin*dt

L

P

越大 => Iin 斜率較緩，而且維持直線



0

Lp

a.5. Forward 架構的最大 Duty 為 50 %，如果讓Duty超過 50 %，則會發生 初、次級 同時導通而短路

的現象，必須選用Duty 限制50 % Max. 的 3845 或 3844 的 PWM 控制IC

IC編號

3842

3843

3844

3845

(b). Q1 OFF：

啟動／截止 電壓

16 V / 12 V

8.2 V / 7.6 V

16 V / 12 V

8.2 V / 7.6 V

啟動電流

1000 uA 或 500 uA

“

“

“

最大工作週期

99 %

99 %

50 %

50 %

備 註

b.1. 初級及次級 Ds1 都沒有電流流動，輸出電感原先儲存的能量經由 Ds2 放電到 Cs1 及輸出負載，

完成能量傳遞的目的

b.2. L1的電感值決定次級漣波電流（ΔI）的斜率 ……… 感值大則ΔI小

2. 變壓器計算：

2.1. 從輸出端反推變壓器次級電壓：

(a). 假設已知Vin = 18~36Vdc, Vo = 5V (先設定電感工作在 Continuous Mode)

a.1. 設定次級 Buck 線路的 Max. Duty = 50 % = 0.5，輸出電壓 = 5V, 輸出儲能電感前的電壓 = Vs

D

VoVo5V

10V

=>

Vs

VsD0.5

例如：EMI零件、熱敏電阻、銅箔阻抗，尤其在

輸入電流較大的情況更加明顯，另外更要注意的

是 ” 輸入電容的『谷點電壓』”

a.2. 變壓器『次級』電壓 = 輸出電感前的電壓 + 二極體壓降0.5V = 10.5V

a.3. 變壓器『初級』電壓 = Vin Min – 線路壓降

a.4. 變壓器的理論圈比

N

Vin16

1.524

Vs10.5

假設Vin Min. = 16V (最好用示波器實際量測谷

點波形)

2.2. 決定初級、次級圈數：

(a). 先求 Ton Max. ( 先假設工作頻率 = 200K Hz , T = 5uS )

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a.1.

TonT*

Vo5

5uS*2.38uS

Vs10.5

選擇大冶 T 9.54 * 4.75 * 4.7 , 其 Ae = 0.113 CM

2

(b). 選擇鐵心的尺寸及磁通密度大小：

b.1. Ae 值

b.2.

Bmax

Vin*TonVin*D



Np*AeNp*Ae*f

初級圈數、Ae加大，可以降低磁通密度

b.3. 假設Np = 20T & Ns = 14T則

Bmax

(c). 『圈比差異』顯示的情況：

16*0.49

1723

…. 使用 Excel 計算檔 模擬得到的

20*0.113

c.1. 根據a.4. 算出來的理論的圈比 N，決定初次級的比例，但變壓器實際的圈數都是整數，所以實際的

圈比會與理論有所差異

c.2. 理論計算 Vin = 16V 時，Duty = 50 %，如果將輸入電壓再調低，Duty 受限於50 % Max.而無法再增

大，於是輸出電壓會隨輸入電壓降低而變低

c.3. 如果理論圈比是N = 16 / 10.5 = 1.523 ，實際繞製變壓器的圈數比是 20 / 14 = 1.43 (變小)，代表：

(i). 實際達到最大Duty 50 % 的輸入電壓會 > 16V 因為N變小，Max. Duty會比較低

D

(VoVf)Np(VoVf)

**N

VinNsVin

因為Duty無法隨輸入降低而增加，次級電壓

會下降

(ii). 產生現象：低壓輸入時，輸出電壓降低

3. 輸出電感計算：

3.1.

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啟動電阻

PWM控制

電路

EMI電路與輸

入電容

Ip電流偵

測電阻

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Snubber 電

壓箝制電路

輸出電壓

回授電路