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小輩再次請求各位老前輩幫我改改反激開關(guān)電源設(shè)計這個作業(yè) 謝謝！

各位前輩，前面有一帖已經(jīng)求助了各位前輩幫我改改看看反激開關(guān)電源參數(shù)的計算了，期間出現(xiàn)了比如初級電感過大的問題，有前輩推薦了換DCM模式，現(xiàn)已經(jīng)改成DCM模式了，還有由于AP算出來的值過小的問題，后通過功率與磁芯的經(jīng)驗表自己選擇了EI25這個磁芯，現(xiàn)在重新計算了后再次發(fā)出來，麻煩各位前輩有時間再幫我看看，如有打擾請見諒，謝謝了??！

 


 



Input Voltage: 185~265Vac

Output: 5V/2A

EFF: 75%

其他要求暫無。

IC Data 通嘉科技LD7539

第一：確定繞組數(shù)（變壓器繞組結(jié)構(gòu)）

Flyback結(jié)構(gòu)， 共三個繞組，

一次側(cè)：1）輸入繞組      2）IC提供VCC輔助繞組

二次側(cè)：3）輸出繞組

第二：電源部分設(shè)計：

輸出功率為5V 2A ，即Pout=Vout*Iout=10W


根據(jù)開關(guān)電源IC的DATASHEET( Vcc：8~26.5V），提供給芯片的電源電壓Vcc=16V,

 

變換器最小直流整流電壓為Vbulk_min=√2×185=262V。


預(yù)計輸入功率Pin=Pout/η=10/0.75=13.3W。


平均輸入電流Iin_avg=Pin/Vbulk_min=0.05A。


Cbulk的取值為Cbulk=Pout×3uF=13.3×3=39.9uF取47uF  （該經(jīng)驗來自《精通開關(guān)電源設(shè)計》）

耐壓為VACmax×√2=374,取400V即可。


根據(jù)開關(guān)電源IC的DATASHEET可知開關(guān)頻率為Fsw=65KHz。

 

盡量使用較經(jīng)濟的耐壓為600V的MOSFET作為開關(guān)管，留出15%的余量則為510V（該經(jīng)驗來源于<開關(guān)電源設(shè)計第三版.>）。

 

鉗位電壓：

Vclamp=0.85×BVdss - Vbulk_max=510V - √2×265=166V=135V。


一次側(cè)的反射電壓：

VOR= Vclamp/1.4=135V/1.4=96V (該經(jīng)驗來自《精通開關(guān)電源設(shè)計》)


尖鋒漏感電壓：

Vleak= Vclamp-VOR=135V-96V=39V


次初級匝數(shù)比（初次級匝比）

N=（Vout+Vd）/VOR= (5+1)/96=0.06。 （N’=96/6=16）


最大導(dǎo)通時間：

Tonmax=((Vout+1 )×N’×0.8T)/(( Vbulk_min-1)+(Vout+1)×N)=(6×16×0.8×1/65000) / （262+6×16）=3.3us(該經(jīng)驗來自《開關(guān)電源設(shè)計第三版》)   (DCM模式)


最大占空比：

DCmax= Tonmax / T=3.3us / 15.3us =0.22(DCM模式)


初級電感：

Lp=( Vbulk_min×Tonmax)的平方 /( 2.5×T×Pout)=(262×3.3us)的平方 / ( 2.5×15.3us×10)

  =1.95mH(該經(jīng)驗來自《開關(guān)電源設(shè)計第三版》)

全部回復(fù)(18)
正序查看
倒序查看
2013-03-15 21:22

續(xù)上

初級峰值電流：

Ip=( Vbulk_min×Tonmax)/Lp=0.44A(該經(jīng)驗來自《開關(guān)電源設(shè)計第三版》) (DCM模式)


次級繞組的電流的峰值：

Isec_peak=Ip/N=0.44A/0.06=7.33A


初級電流有效值：

Iprim_rms=Ip×√（Tonmax/T）/√3=0.44×√(3.3us/15.3us) /√3=0.12A

(該經(jīng)驗來自《開關(guān)電源設(shè)計第三版》) (DCM模式)


Q1導(dǎo)電損耗應(yīng)該是接近輸出功率（Pout）的1%，因此

開關(guān)管的靜態(tài)導(dǎo)通電阻:

RDS(on)≤Pout/(100×Iprim_RMS×Iprim_RMS)=10/(100×0.12×0.12)=7Ω


根據(jù)以上參數(shù)選擇恰當(dāng)?shù)?/span>MOSFET：VDSMAX、Ipeak、ton、toff

VSSMAX=600V

Ipeak=0.44A

Tonmax=T*Dcmax=1/65000×0.31=3.3 uS (DCM)      

Toff=1/f-Ton=12uS

RDS(on)≤Pout/(100×Iprim_RMS×Iprim_RMS)=10/(100×0.12×0.12)=7Ω

Rs的功耗

Ps=Iprim-RMS×Iprim-RMS×Rs=0.12×0.12×1.8=0.02592W


二極管D1的選擇反向電壓

Vreverse=Vbulk-max×N+Vout=374V×0.06+5V=28V

Isec_peak=7.33A


輸出電容Cout的選擇

Cout≥(Iout×Dcmax)/(Vout-ripple×Fsw)=2A×0.22/（5×2%×65000）=（這里取Vout,ripple為2%Vo）=68uF，取100uF 15V即可。

ESR≤Vout-ripple/Isec-peak=5×2%/7A=0.014Ω


RCD鉗位-一階疊代

Rclamp=2Vleak×Vclamp/(Lleak×Ipeak×Ipeak×Fsw)   (Lleak為一次側(cè)漏感)

Cclamp≥Vclamp/(Vripple×Rclamp×Fsw)=

（輸入濾波電容的紋波電壓Vripple一般取5%~10%Vclamp）

瞬態(tài)電壓抑制器的功耗為Pclamp=Vclamp×Vclamp/Rclamp


 

根據(jù)初級電流有效值0.12A，查找AWG圓密耳數(shù)與線號表(假設(shè)電流密度為500圓密耳/A)可知

初級線圈的尺寸應(yīng)該選擇AWG32號線，AWG32對應(yīng)的是0.274mm,選用0.29mm繞

（該表來自<開關(guān)電源設(shè)計與優(yōu)化>）

次級電流有效值：

復(fù)位（次級電流為零）時間：Tr=0.8T-Tonmax=0.8×15.3us-3.3us=8.94us

(該經(jīng)驗來自《開關(guān)電源設(shè)計第三版》) (DCM模式)

Isec_rms= Ip×N’×√（Tr/T）/√3=0.44×16×√（8.94/ 15.3）/√3=3.1A



根據(jù)次級電流有效值3.1A，查找AWG圓密耳數(shù)與線號表(假設(shè)電流密度為500圓密耳/A)可知

次級線圈的尺寸應(yīng)該選擇AWG18號線，AWG18對應(yīng)的是1.22mm，采用5根0.21mm并繞

（該表來自<開關(guān)電源設(shè)計與優(yōu)化>）

磁芯的選擇：

由于用AP法算得的值才0.076cm4，太小了，改用經(jīng)驗快速查表法：

該表如下：

故選用EI25作為磁芯，有前輩推薦用EI22，但是本人是初學(xué)者中的初學(xué)者，怕繞不下去，故選用EI25好繞點先試試看。


查得EI25的有效橫截面積

Ae=41cm2


初級繞組匝數(shù)

Np=Lp×Ip/(Bmax×Ae)=1.95mH×0.44A/(0.25T×41mm2)=84匝


次級繞組匝數(shù)

Ns=Np×N(注意這里的N是次初級匝數(shù)比)=84×0.06=5匝


輔助繞組匝數(shù)

Naux=(VCC+1V)/(Vout+1)×Ns=(16+1)/(5+1)×5=14.1≈14匝


氣隙長度：

lg=N×u0×Ip/Bmax-MPL/ur=

0
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zzx11990
LV.3
3
2013-03-16 10:15
@tangcangeng
續(xù)上初級峰值電流：Ip=(Vbulk_min×Tonmax)/Lp=0.44A(該經(jīng)驗來自《開關(guān)電源設(shè)計第三版》)(DCM模式)次級繞組的電流的峰值：Isec_peak=Ip/N=0.44A/0.06=7.33A初級電流有效值：Iprim_rms=Ip×√（Tonmax/T）/√3=0.44×√(3.3us/15.3us)/√3=0.12A(該經(jīng)驗來自《開關(guān)電源設(shè)計第三版》)(DCM模式)Q1導(dǎo)電損耗應(yīng)該是接近輸出功率（Pout）的1%，因此開關(guān)管的靜態(tài)導(dǎo)通電阻:RDS(on)≤Pout/(100×Iprim_RMS×Iprim_RMS)=10/(100×0.12×0.12)=7Ω根據(jù)以上參數(shù)選擇恰當(dāng)?shù)腗OSFET：VDSMAX、Ipeak、ton、toffVSSMAX=600VIpeak=0.44ATonmax=T*Dcmax=1/65000×0.31=3.3uS(DCM)     Toff=1/f-Ton=12uSRDS(on)≤Pout/(100×Iprim_RMS×Iprim_RMS)=10/(100×0.12×0.12)=7ΩRs的功耗Ps=Iprim-RMS×Iprim-RMS×Rs=0.12×0.12×1.8=0.02592W二極管D1的選擇反向電壓Vreverse=Vbulk-max×N+Vout=374V×0.06+5V=28VIsec_peak=7.33A輸出電容Cout的選擇Cout≥(Iout×Dcmax)/(Vout-ripple×Fsw)=2A×0.22/（5×2%×65000）=（這里取Vout,ripple為2%Vo）=68uF，取100uF15V即可。ESR≤Vout-ripple/Isec-peak=5×2%/7A=0.014ΩRCD鉗位-一階疊代Rclamp=2Vleak×Vclamp/(Lleak×Ipeak×Ipeak×Fsw)  (Lleak為一次側(cè)漏感)Cclamp≥Vclamp/(Vripple×Rclamp×Fsw)=（輸入濾波電容的紋波電壓Vripple一般取5%~10%Vclamp）瞬態(tài)電壓抑制器的功耗為Pclamp=Vclamp×Vclamp/Rclamp 根據(jù)初級電流有效值0.12A，查找AWG圓密耳數(shù)與線號表(假設(shè)電流密度為500圓密耳/A)可知初級線圈的尺寸應(yīng)該選擇AWG32號線，AWG32對應(yīng)的是0.274mm,選用0.29mm繞（該表來自）次級電流有效值：復(fù)位（次級電流為零）時間：Tr=0.8T-Tonmax=0.8×15.3us-3.3us=8.94us(該經(jīng)驗來自《開關(guān)電源設(shè)計第三版》)(DCM模式)Isec_rms=Ip×N’×√（Tr/T）/√3=0.44×16×√（8.94/15.3）/√3=3.1A根據(jù)次級電流有效值3.1A，查找AWG圓密耳數(shù)與線號表(假設(shè)電流密度為500圓密耳/A)可知次級線圈的尺寸應(yīng)該選擇AWG18號線，AWG18對應(yīng)的是1.22mm，采用5根0.21mm并繞（該表來自）磁芯的選擇：由于用AP法算得的值才0.076cm4，太小了，改用經(jīng)驗快速查表法：該表如下：故選用EI25作為磁芯，有前輩推薦用EI22，但是本人是初學(xué)者中的初學(xué)者，怕繞不下去，故選用EI25好繞點先試試看。查得EI25的有效橫截面積Ae=41cm2初級繞組匝數(shù)Np=Lp×Ip/(Bmax×Ae)=1.95mH×0.44A/(0.25T×41mm2)=84匝次級繞組匝數(shù)Ns=Np×N(注意這里的N是次初級匝數(shù)比)=84×0.06=5匝輔助繞組匝數(shù)Naux=(VCC+1V)/(Vout+1)×Ns=(16+1)/(5+1)×5=14.1≈14匝氣隙長度：lg=N×u0×Ip/Bmax-MPL/ur=

你好，我也是剛學(xué)開關(guān)電源的，現(xiàn)在做畢業(yè)設(shè)計遇到幾個問題想問問你。我做的是正激式的單管開關(guān)電源，輸出12V3A。用的開關(guān)管是8N60.現(xiàn)在遇到一個比較大的問題是那個為控制芯片提供取樣電流的電阻值是多少我不懂算，查了UC3845的PDF文檔后好像是Ipk等于1V除以Rs,但是那個Ipk怎么算呢？這我查了很久沒找著，不知道您懂不？能否教教小弟。

還有我仔細(xì)看了你的帖子的內(nèi)容，有幾個問題不是很明白：

MOSFET為什么要留0.15的余量呢？它的擊穿電壓高點不是更好嗎？

什么是鉗位電壓呢？那個公式是固定的麼？BVdss是指什么呢？

謝謝！

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2013-03-16 10:37
@zzx11990
你好，我也是剛學(xué)開關(guān)電源的，現(xiàn)在做畢業(yè)設(shè)計遇到幾個問題想問問你。我做的是正激式的單管開關(guān)電源，輸出12V3A。用的開關(guān)管是8N60.現(xiàn)在遇到一個比較大的問題是那個為控制芯片提供取樣電流的電阻值是多少我不懂算，查了UC3845的PDF文檔后好像是Ipk等于1V除以Rs,但是那個Ipk怎么算呢？這我查了很久沒找著，不知道您懂不？能否教教小弟。還有我仔細(xì)看了你的帖子的內(nèi)容，有幾個問題不是很明白：MOSFET為什么要留0.15的余量呢？它的擊穿電壓高點不是更好嗎？什么是鉗位電壓呢？那個公式是固定的麼？BVdss是指什么呢？謝謝！

因為MOSFET的DS端電壓需要降額使用，所以要考慮0.15的裕量。

所選MOSFET擊穿電壓是600V，如果選用800V的，成本會上升。

鉗位電壓是指把MOSFET的DS端電壓控制在一定范圍內(nèi)，從而使MOSFET的DS端電壓不超過600V*0.85=510V。其實這個可以理解為輸出電壓的反射電壓96V與MOSFET的尖峰電壓39V之和，即135V。這個公式是經(jīng)驗公式。

BVdss即指MOSFET的擊穿電壓600V。

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2013-03-16 10:42
計算結(jié)果沒問題。
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2013-03-16 10:46
@新月GG
計算結(jié)果沒問題。
謝謝您前輩 我也是初學(xué)者 而且因為能力有限 打算從反激開關(guān)電源入門開關(guān)電源的設(shè)計 以后請多多指教 謝謝了?。?/div>
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2013-03-16 10:48
@新月GG
計算結(jié)果沒問題。
你好 線的選擇啊 初次級峰值電流以及有效值電流這樣子計算都是正確的嗎？ 那個匝數(shù)計算也是正確的嗎？ 最后問下根據(jù)電流有效值選擇的線徑尺寸也是正確的嗎？ 我還是很懷疑我的設(shè)計與計算 呵呵
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zzx11990
LV.3
8
2013-03-16 11:06
@新月GG
計算結(jié)果沒問題。
我的第一個問題你會不會呢？我真的很想知道咯
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2013-03-16 11:10
@tangcangeng
你好線的選擇啊初次級峰值電流以及有效值電流這樣子計算都是正確的嗎？那個匝數(shù)計算也是正確的嗎？最后問下根據(jù)電流有效值選擇的線徑尺寸也是正確的嗎？我還是很懷疑我的設(shè)計與計算呵呵

初次級峰值、有效值電流計算都正確。匝數(shù)計算也正確。線徑可以這么算，也可以有其它的計算方法，比如根據(jù)損耗最小計算，比如根據(jù)頻率算線徑再根據(jù)電流有效值多股并聯(lián)，各有優(yōu)缺點。

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2013-03-16 11:13
@zzx11990
我的第一個問題你會不會呢？我真的很想知道咯

反激電路DCM模式，根據(jù)1區(qū)的等效原理圖，L*Ipk/(d*Ts)=Ug，即可計算Ipk。

其中L為變壓器原邊激磁電感量，Ipk為原邊電感電流峰值，d為占空比，Ts為開關(guān)周期。

正激電路可按照相同原理推導(dǎo)。

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Matres
LV.3
11
2013-03-16 11:38
@新月GG
計算結(jié)果沒問題。
請問鉗位電壓計算那里 0.85*BVdss不就是0.85x600=510V，怎么是540V是不是寫錯了？
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2013-03-16 11:42
@Matres
請問鉗位電壓計算那里0.85*BVdss不就是0.85x600=510V，怎么是540V是不是寫錯了？
嗯，應(yīng)該是筆誤。
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Matres
LV.3
13
2013-03-16 11:57
@tangcangeng
謝謝您前輩我也是初學(xué)者而且因為能力有限打算從反激開關(guān)電源入門開關(guān)電源的設(shè)計以后請多多指教謝謝了??！
LZ我想問問你是不是后面加了DCM模式的計算公式，對于CCM模式來說不適用，或者說公式不同？
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tangcangeng
LV.2
14
2013-03-16 13:03
@Matres
請問鉗位電壓計算那里0.85*BVdss不就是0.85x600=510V，怎么是540V是不是寫錯了？
你好 多謝提醒 是筆誤 已經(jīng)改過來了
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tangcangeng
LV.2
15
2013-03-16 13:08
@新月GG
初次級峰值、有效值電流計算都正確。匝數(shù)計算也正確。線徑可以這么算，也可以有其它的計算方法，比如根據(jù)損耗最小計算，比如根據(jù)頻率算線徑再根據(jù)電流有效值多股并聯(lián)，各有優(yōu)缺點。
恩 謝謝前輩 以后請多多指教 多多交流 互相幫助
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tangcangeng
LV.2
16
2013-03-16 13:11
@zzx11990
我的第一個問題你會不會呢？我真的很想知道咯
你好 實在不好意思 我也是初學(xué)者 只是想從反激變壓器入門開關(guān)電源設(shè)計 其他的拓?fù)湮叶疾欢?新月GG前輩已經(jīng)幫您作答了 謝謝這位前輩的熱心幫助！
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tangcangeng
LV.2
17
2013-03-16 13:15
@新月GG
因為MOSFET的DS端電壓需要降額使用，所以要考慮0.15的裕量。所選MOSFET擊穿電壓是600V，如果選用800V的，成本會上升。鉗位電壓是指把MOSFET的DS端電壓控制在一定范圍內(nèi)，從而使MOSFET的DS端電壓不超過600V*0.85=510V。其實這個可以理解為輸出電壓的反射電壓96V與MOSFET的尖峰電壓39V之和，即135V。這個公式是經(jīng)驗公式。BVdss即指MOSFET的擊穿電壓600V。
 最后一條公式里頭的ur是磁芯磁導(dǎo)率 請問這個怎么能夠讓我知道 其他的諸如次初級匝數(shù)比N(0.06),磁通密度最大變化量Bmax(0.25T) MPL(或者稱有效磁路長度)（47mm）都知道了 就差這個ur了~~這個ur不知道 氣隙就不知道怎么求也不知道怎么磨了~~
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zzx11990
LV.3
18
2013-03-16 14:39
@新月GG
反激電路DCM模式，根據(jù)1區(qū)的等效原理圖，L*Ipk/(d*Ts)=Ug，即可計算Ipk。其中L為變壓器原邊激磁電感量，Ipk為原邊電感電流峰值，d為占空比，Ts為開關(guān)周期。正激電路可按照相同原理推導(dǎo)。

好的，非常感謝 ??！上面的Ug是什么電壓來著呢？

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2013-03-17 15:17
@zzx11990
好的，非常感謝?。∩厦娴腢g是什么電壓來著呢？
Ug是整流后的電容母線電壓
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