此圖為示意圖,圖中Ui為直流電壓,后面的C1容量較小,如果輸出改交流輸入,需要加整流電路+C1,C1的容量較大,一般寬范圍輸入,按照功率/容量比為:1:3uF,窄范圍比為1:1uF。
自供電電壓我一般選取12V,輸出電容的規(guī)格需要在計(jì)算變壓器的時(shí)候看輸出的有效值電流,CLC濾波的話,個(gè)電容紋波電流滿足輸出有效值電流,L后的C一般會(huì)比前一個(gè)電容小一些。
關(guān)于反激的恒流有很多,常規(guī)常見(jiàn)的就是后面 檢測(cè)電阻+運(yùn)放恒流;其他PFC恒流需要看IC本身是否支持;PSR原邊反饋恒流目前做的有兩種模式,一種是在MOS管關(guān)斷漏感引起震蕩后面平臺(tái)的那段電源取點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)恒流,另一種方式就是在電流斜線上升的過(guò)程中取點(diǎn)恒流,無(wú)非就這兩種,具體的看哪家的IC了。
講反激變壓器之前,先說(shuō)明兩個(gè)定義:
1.Vor定義為反射電壓。
2.Krp定義為電流的波峰比,即峰峰值:峰值。
反激是由Buck-Boost電路演變而來(lái),苛刻的點(diǎn)為低輸入電壓,輸出滿載時(shí),所以我們要選擇這個(gè)點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)。
一、選定反射電壓Vor
選反射電壓就是確定大占空比
D=Vor/(Vor+Vs),D為占空比,Vor反射電壓,Vs低輸入電壓(此電壓一般為輸入的交流Vac*1.2,因?yàn)檎骱蟮碾娊怆娙莶粫?huì)無(wú)窮大)。
此公式由以下推到可得:
當(dāng)開關(guān)管開通的時(shí)候,原邊相當(dāng)于一個(gè)電感,電感兩端加上電壓,其電流值不會(huì)突變,線性的上升,有公式上升了的I=Vs*Ton/L,這三項(xiàng)分別是原邊輸入電壓,開關(guān)管開通時(shí)間,和原邊電感量。在開關(guān)管關(guān)斷的時(shí)候,原邊電感放電,電感電流下降,同樣要尊守上面的公式定律,此時(shí)有下降了的I=Vor*Toff/L,這三項(xiàng)分別是原邊感應(yīng)電壓,即放電電壓,開關(guān)管關(guān)斷時(shí)間,和電感量.在經(jīng)過(guò)一個(gè)周期后,原邊電感電流的值會(huì)回到和原來(lái)一樣,不可能會(huì)變,所以,有Vs*Ton/L=Vor*Toff/L,,上升了的,等于下降了的,上式中可以用D來(lái)代替Ton,用1-D來(lái)代替Toff,移項(xiàng)可得,D=Vor/(Vor+Vs),亦是大占空比。
二、確定原邊電流的參數(shù)值
無(wú)非三個(gè)值:平均值、有效值、峰值。
上圖為原邊電流波形圖
前面已經(jīng)說(shuō)過(guò),Krp的定義,我們來(lái)解方程吧,今天先說(shuō)到這,方程如下:
三、選定變壓器磁芯
選磁芯有兩種方法,一個(gè)是用AP法計(jì)算,這個(gè)計(jì)算繁瑣,而且也不是太準(zhǔn)確,二是經(jīng)驗(yàn)法,我一般靠經(jīng)驗(yàn)。如果沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)也沒(méi)有關(guān)系,先選一個(gè)磁芯如果不行在換大一點(diǎn)的,慢慢經(jīng)驗(yàn)積累起來(lái)以后,就好了。
四、計(jì)算變壓器原邊匝數(shù)、線經(jīng)等
計(jì)算匝數(shù)、線經(jīng)首先要選一個(gè)B值,這個(gè)B值一般選取在0.1-0.25之間,當(dāng)然了要以后核算的B值為準(zhǔn),一般情況不要超0.3,特殊情況可以,一般作為錳鋅鐵氧體,B值也就到4800GS,即0.48T。說(shuō)到這里有個(gè)法拉第電磁感應(yīng)定律公式,V*T=L*I=N*B*S,各個(gè)字母代表意思就不用說(shuō)了吧。
線經(jīng)的載流密度一般4-10A/mm2,如果是鋁基板的那種或者強(qiáng)冷風(fēng)散熱另當(dāng)別論,如果多股線的話,不要超過(guò)0.4mm并饒,趨膚效應(yīng)。
五、計(jì)算變壓器次邊匝數(shù)、線經(jīng)等
所有的公式和第四步基本一樣,載流密度亦同。
六、計(jì)算變壓器反饋繞組匝數(shù)
計(jì)算匝數(shù)原理同上,線經(jīng)選取0.2mm的即可,因?yàn)镮C一般吃電流也就幾個(gè)mA,線太細(xì)了容易斷,太粗了成本受不了。
七、計(jì)算變壓器電感量
公式還是法拉第電磁感應(yīng)定律公式。
八、核算以上參數(shù)
至此變壓器設(shè)計(jì)基本算完畢。
下面把用到的公式看看弄成PDF格式是否可以上傳。
后大家自己編一個(gè)表格,根據(jù)上面我的公式,這樣變壓器設(shè)計(jì)基本就完成了。
我只能給出模板,PDF的,大家自己動(dòng)手做。
大體看了下,反射電壓的選取和KRP略有差異,不做太多評(píng)價(jià),環(huán)路那部分的計(jì)算取值以及穿越頻率和相位裕度,理論值,和實(shí)際在板子上測(cè)試的有很大出入,所以還是以實(shí)際實(shí)物作出后,用環(huán)路分析儀測(cè)試穿越頻率和相位裕度較準(zhǔn)確一些。
Krp=1是臨界模式,<1是CCM模式,>1是DCM模式。
波形無(wú)法上傳,等我研究下是什么原因,上傳波形后就一目了然了。
雖然套用的是法拉第電磁感應(yīng)定律,但是對(duì)公式?jīng)]有理解透,電流是上升的電流,非峰值電流,Np=Vs*Ton/Bset/Se來(lái)算,這個(gè)時(shí)候你還沒(méi)有到計(jì)算電感量的那一步,另外Lp=Vs*Tona(核算后的)/[Ippa(核算后的)*Krp],Ippa*Krp才是上升的電流,我們前面已經(jīng)定義了,Krp為峰峰值/峰值電流。
1.如果是初學(xué)者建議把3842吃透,然后無(wú)論哪家的IC原理都差不多,只不過(guò)集成了很多其他的功能,如OLP\OTP、軟啟動(dòng)等等的。用哪家的IC無(wú)所謂,關(guān)鍵IC的datasheet你的吃夠,這樣就OK了。
2.PFC在2009年學(xué)習(xí)的時(shí)候就玩過(guò)了,當(dāng)時(shí)玩的MC33262和NCP1654,前者是CRM模式,后者是CCM模式的,無(wú)論哪種,把datasheet看懂,然后自己編寫一個(gè)表格方便以后用。
反射電壓的選取和以下因素有關(guān)
低輸入電壓,如果你電源是85~264Vac輸入,那么85*1.2=102Vdc(一般電解電容由于成本的問(wèn)題要*1.2,如果電解不惜成本可以*1.414,看情況了,這個(gè)電壓是整流濾波后的電壓,它是有紋波的,按照波谷考慮),我們選取100Vdc,D=Vor/(Vor+Vs),如果你反射電壓選取80V,那么占空比D就是80/(80+100)=0.44,一般在低輸入電壓的時(shí)候大占空比不要超0.5,超了0.5,會(huì)有個(gè)右半平面零點(diǎn),必須加斜坡補(bǔ)償來(lái)抵消,環(huán)路不好調(diào)試,初學(xué)者建議不要嘗試,有經(jīng)驗(yàn)了可以設(shè)計(jì)大占空比大于0.5,那么Vor可以選大點(diǎn),但是選大Vor有一問(wèn)題,在高輸入電壓的時(shí)候264Vac,264Vac*1.414=374V,如果你反射選取的大,在MOS管關(guān)斷的時(shí)候可以計(jì)算峰值電壓為:374V+Vor+漏感和雜散電容諧振引起的尖峰=...,MOS的耐壓就要選的高一些,這樣成本又上去了,當(dāng)然你可以選擇RCD+TVS的方式做吸收,這個(gè)還是折中的問(wèn)題,性價(jià)比大化是根本。
現(xiàn)在這種反激電源,恨不得能省個(gè)貼片電阻,絕不加貼片電阻,成本拼的太厲害了。
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