I only take you to design a 12V2A conventional isolated switching power supply with a wide range of input
1. First determine the power.
Choose the corresponding topology structure according to specific requirements; such a switching power supply multi-select flyback can basically meet the requirements.
Note: Here I will choose more empirical formulas to calculate. If there is a need for analysis, you can take it out and discuss it.
2. When we decide to design with the flyback topology, we need to select the corresponding PWM IC and MOS for preliminary circuit schematic design (sch).
Whether you choose to use discrete or integrated can be considered by yourself. I will also decompose the calculations inside.
Discrete : PWM IC and MOS are separated, the advantage is that the power can be freely matched, the disadvantage is that the cycle of design and debugging will be longer (only from the design point of view);
Integrated : It is to integrate PWM IC and MOS in one package, which saves the designer a lot of calculation and debugging steps, which is suitable for the environment of just getting started or rapid development.
Here I choose ST VIPer53DIP (integrated MOS) for design, why (because we sell this chip)?
Before designing, it is best to look at the corresponding datasheet and confirm the simple parameters yourself:
whether you choose the integration of PI, or the discrete ones such as 384x or OB LD, you need to refer to the datasheet. Generally, the datasheet will be accompanied by a simple circuit principle. Figure, these schematics are our design basis.
4. When we complete the schematic diagram, we need to determine the corresponding parameters to enter the next step of PCB Layout.
Of course, different companies have different processes. We need to follow the corresponding processes and develop a good design habit. In this step, there may be preliminary evaluation, schematic confirmation, etc., and the calculation can be performed after the sign-off is completed.
First attach the corresponding schematic diagram
There is no need for a start-up resistor, because a high-voltage start-up current source has been integrated in this chip as shown below:
Of course, for chips such as UC384X that need a start-up resistor, if you calculate the resistance of the start-up resistor, you can do this
Rstart = (Vin (min) - Vdd) / Istart
Rstart: start resistance
Vin(min): Input minimum DC voltage
Vdd: The supply voltage of the chip
Istart: The startup current of the chip
A very deep question, but also the advantage of VIPer53 different from other single chip power
R205 is disconnected or the optocoupler is removed (equivalent to the loss of feedback on the secondary side), the power supply will still work normally. At this time, it enters the primary side feedback mode PSR. Refer to the op amp in the middle of the Vdd pin in the block diagram. The first-order inertia link on the COMP pin forms a stable PWM control system
The reference circuit diagram is as follows:
这里确定芯片工作频率为 70KHz， 芯片的频率可以通过外部的 RC 来设定，工作频率就等于开关频率，这个外设的功能有利于我们更好的设计开关电源，也可以采取外同步功能。与 UC384X 功能相近 ， 变压器磁芯为 EER28/28L ， 一般 AC2DC 的变换器，工作频率不宜设超过 100kHz，主要是开关电源的频率过高以后，不利于系统的稳定性，更不利于 EMC 的通过性 ， 频率太高，相应的 di/dt dv/dt 都会增加，除 PI 132kHz 的工作频率之外，大家可以多参考其它家的芯片，就会总结自己的经验出来。
对于磁芯的选择，是在开关频率和功率的基础，更多的是经验选取。当然计算的话，你需要得到更多的磁芯参数，包括磁材，居里温度，频率特性等等，这个是需要慢慢建立的。
20W ~ 40W 范围内 EE25 EER25 EER28 EFD25 EFD30 等均都可以。
6. 设计变压器进行计算(续2)上面计算了变压器的电感量，现在我们还需要得到相应的匝数才可以完成整个变压器的工作
1）计算导通时间 Ton周期时间 T = Ton + Toff = 1/FswTon = T * DmaxFsw , Dmax 都是已知量 70kHz , 0.45 代入上式可得Ton = 6.43us
2）计算变压器初级匝数Np = Vin(min)*Ton/(ΔB × Ae) = 120Vdc * 6.43us/(0.2 * 82mm2) = 47 T（这里的数是一定要取整的，而且是进位取整，我们变压器不可能只绕半圈或其它非整数圈）
3）计算变压器 12V 主输出的匝数输出电压(Vo):
12 Vdc整流管压降(Vd): 0.7
Vdc绕组压降(Vs): 0.5
Vdc原边匝伏比(K) = Vi_min / Np= 120 Vdc / 47 T = 2.55输出匝数(Ns) = (输出电压(Vo) + 整流管压降(Vd) + 绕组压降(Vs)) / 原边匝伏比(K)= (12 Vdc + 0.7Vdc + 0.5Vdc) / 2.55 = 6 T (已取整)
4）计算变压器辅助绕组(aux turning)输出的匝数计算方法与12V主绕组输出一样因为 ST VIPer53DIP 副边反馈需低于 14.5 Vdc，故选取 12 Vdc 作为辅助电压；Na = 6 T到这一步，我们基本上就得出了变压器的主要参数原边绕组：47T 原边电感量：0.77mH 漏感< 5%* 0.77mH = 39uH12V输出： 6T辅助绕组：6T下一步我们只要将绕组的线径 股数 脚位 耐压 等安规方面的要求提出，就可以发给变压器厂去打样了至于气隙的计算，以及返回验证 Dmax 这些都是一些教科书上的，不建议大家死搬硬套，自己灵活一些
6. 设计变压器进行计算(续3)
上面计算出匝数以后，可以直接确定漆包线的粗细，不需要去进行复杂的计算
线径与常规电阻一样，都是有定值的，记住几种常用的定值线径
这里，原边电流比较小，可以直接选用 φ0.25 一股
辅助绕组 φ0.25 一股
主输出绕组 φ0.4 或 0.5 三股，不用选择更粗的，否则绕制起来，漆包线的硬度会使操作工人很难绕
很多这一步“计算”过了以后，还会返回计算以验证变压器的窗口面积
个人认为返回验证是多余的，因为绕制不下的话，打样的变压器厂也会反馈给你，而你验证通过的，在实际中也不一定会通过；
毕竟与实际绕制过程中的熟练度，及稀疏还是有很大关系的
再下一步，需要确定输入输出的电容的大小，就可以进行布局和布板了。
7. 输入输出电解电容计算
输入滤波电解电容
Cin = (1.5~3)*Pin
输出滤波电解电容
Cout = (200~300)* Io
上面我们计算出输入功率 30W
所以 Cin = 45 ～ 90 uF
从理论上来说，这个值选的越大，对后级就越好；从成本上考虑，我们不会无限制的去选取大容量
此处选值 47uF/400Vdc 85℃ 或 105℃ 根据相应的应用环境来决定；电容不需要高频，普通低阻抗的就可以了
输出电流是 2A
Cout = 400～600uF
此处电容需要适应高频低阻的特性，这个值也可以选值变大，但前提必须是在反馈环内
因为是闭环精度控制，故取值 470uF/16Vdc
这里电源就可以选两颗 470uF/16Vdc，加一个 L，阻成 CLC 低通滤波器
基本上到这里，PCB 上需要外形确定的器件已经完成，即PCB封装完成；
下一步就可通过前面的原理图(SCH) 定义好器件封装。
8. PCB Layout
上面已经确定变压器，原理图，以及电解电容，其它的基本上都是标准件了
由 sch 生成网络表，在 PCB file 里定义好板边然后加载相应的封装库以后，可以直接导入网络表，进行布局；因为这个板相对比较简单，也可以直接布板，导入网络表是一个非常好的设计习惯
PCB layout 重点不是怎么连线，最重要的是如何布局；一般来说布局OK的话，画板就轻松多了
在布局与布板方面，
1) RCD 吸收部分与变压器形成的环面积尽量小；这样可以减小相应的辐射和传导
2) 地线尽量的短和宽大，保证相应的零电平有利于基准的稳定；同时 VIPER53DIP 这颗 DIP-8 的芯片散热的重要通道
3) 在 di/dt dv/dt 变化比较大的地方，尽量减小环路和加宽走线，降低不必要的电感特性
附上相应的图， N久之前的版本，可以改进的地方很多，各位自行参考：目前这一块板仍一直在生产
9. 确定部分参数
我们前几步已经计算了变压器，PCB Layout 完成以后，此时就可以确定变压器的同名端,完整的定义 变压器，并发出去打样或自己绕制
EER28/28L 骨架是 6 + 6
原边： 1 -> 3 辅助： 6 -> 5 输出：7，8，9 -> 10，11，12
对于输出的脚位，我们可以用两个，或者全用上，看各位自己的选择
从原理图及 PCB 图上，1，6，7，8，9 为同名端，自己绕制时，起线需从这几个脚位起，同方向绕制
变压器正式定义：
1 -> 2 : φ0.25 x 1 x 24T
7 -> 10 : φ0.50 x 2 x 6T
8 -> 11 : φ0.50 x 2 x 6T
9 -> 12 : φ0.50 x 2 x 6T
2 -> 3 : φ0.25 x 1 x 23T
6 -> 5 : φ0.25 x 1 x 6T
2,4 并剪脚
L1-3 : 0.77mH 0.25V@1kHz 漏感低于 5% 磁材：PC40 或等同材质
高压：
原边vs副边 ：3750Vac@1mA 1min 无击穿无飞弧
副边vs磁芯 ：1500Vac@1mA 1min 无击穿无飞弧
阻抗：
原边vs副边/绕组vs磁芯 ：500Vdc 阻抗>100M
备注：这里采用三文治绕法，目的是为了降低漏感
输出所有脚位全用上，目的是不浪费，同时降低输出绕组的内部阻抗
可以将 PCB 和变压器发出去打样了， 剩下就是确定更多的参数并备料
9. 确定部分参数(续1)
D101～D104： Iav = 0.25A 选 1N4007 （1000V@1A） 当然选 600V 的也没有问题
snubber circuit (RCD 吸收) ： R101 - 100k 1W C101 - 103@1kV（高压瓷片电容）
D105 - FR107(选 600V 的超快恢复也可以)
这部分可以计算，也可以直接选用经典的参数，在调试时，再进行继续来检验
D201: MBR10100
耐压：> Vo + Vin(max)* Ns/Np = 12V + 375Vdc * 6/47 = 60V
D106: FR107 （耐压计算同上，选 FR101亦可，尽快将电源里器件整合，故选 FR107）
R102: 是一个分压电阻，主要用来限制 Vdd 的电压；0～100R 范围内选，调试时，根据具体情况调整
R103，C105: 这部分是 ST VIPER53DIP 设定开关频率的，70kHz 可查datasheet 中的频率设定表，可知 R103 - 10k C105 - 222
8脚 TOVL 是一个延时保护的，此处可以直接选 104 具体参数，根据应用时，来调整这个值
1脚 comp 是一个补偿反馈脚，给出一组验证过的参数：R104 - 1k
C104 - 47uF/50V(电解电容) C103 - 104 这是一个一阶惯性环节，在副边反馈状态下，以副边反馈的补偿网络为主，在失反馈此补偿网络才变为主网络
IC102 - 选用 PC817C 就OK了，不需要要求太高的 CTR 值
L201 - 10uH 3A 的工字电感，与 E201 E202 形成一个低通滤波器，能更好地抑制纹波，可计算，在这里我不提倡来计算，可以根据调试中所碰到的问题再来调整
IC201 - TL431 TO92 封装，ref - 2.5V
R205 - 1k 这个值的计算> Vo - Vopdiode(光耦内发光二极管的压降)/Imin(光耦发光二极管 最小击穿电流)
保证 R205 的选择能够在正常状态下，有效击穿光耦内部的发光二极管
R204 R202 - 18k 4.7k 根据公式 2.5V/R202 = Vo/(R202+R204) 可计算
C202 - 104 这个也可以到时根据实际情况来调整，不需要去用公式进行复杂的计算
CY103 - 这个是Y电容 可以选 222@400Vac，具体根据安规的耐压来选取,都可以在后续的工作中进行调整
10. 调试过程
到以上部分，基本上一个电源算是设计完成，后面的就是焊板调试过程
调试所需要的简单设备（必需的）：调压器，示波器，万用表
辅助设备：功率计，LCR电桥，电子负载
焊完板以后，进行静态检查，如果有 LCR 电桥的话，可以先测一下变压器同名端，电感量等参数以后再焊接
静态检查，主要看有没有虚焊，连锡等
10. 调试过程(续1)
静态测试以后，可以用万用表测一下输入，输出是否处于短路状态
剩下就可以进行加电测试了开关电源的AC输入 接入调压器，或者 AC输入 接入功率计再接至调压器
调压器处于 0Vac
示波器 接在 ST VIPER53DIP 的 D S 两端 或 初级绕组两端亦可，交流耦合
万用表电压档测输出，并空载
接通调压器电源，开始升压，不需要快速，同时观看示波器
从 0Vac 开始升，会看到示波器上波形会有浮动（改成直流耦合会很清楚看到电压在上升）
当调压器的电压 至 40～60Vac 区间时，如果示波器波形还没有变化的话，退回 0Vac，重新检查电源板
一般空载状态，在 40～60Vac 区间时，开关电源会开始工作，ST VIPER53DIP 也会进入工作模式，示波器上 Vds 波形会开始正常
看输出电压是否达到预设值？ 未达到，退回 0Vac 检查采样，反馈及输出回路
如果都 OK 的状态下，再考虑将输入电压升至 220Vac
遵循以上步骤调试的话，不会出现爆片或炸机现象
备注：示波器需要隔离，或只允许 L N 输入，未隔离条件下 PE 的线不能接入，否则极易造成短路
激动人心的一刻到了，are you ready? go... ... 人生的第一块电源就要诞生了
startup， 走起 ... ...
带载还是建议一点一点地加，也监控着示波器，这里就省去一步一步加载过程，直接上手了
| 纯粹无聊，杂耍的，对自己要有信心噢！ |
最后总结：
其实开关电源入门很简单，最好的入门是选用单片的，毕竟省去了 启动电阻，电流检测电阻，MOS及驱动，保护电路等各种不确定因素的问题。
等真正入门了，积累一定的经验，再采用分立的结构进行设计就简单多了，凡事先易后难才有进步
Remarks: Wait for the time to go to the technical improvement chapter! ! A drop of water can refract the whole world, when you are familiar with a small power system, the whole high power system is under your control