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小輩再次請(qǐng)求各位老前輩幫我改改反激開關(guān)電源設(shè)計(jì)這個(gè)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(jì)算了，期間出現(xiàn)了比如初級(jí)電感過(guò)大的問(wèn)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(lái)的值過(guò)小的問(wèn)題，后通過(guò)功率與磁芯的經(jīng)驗(yàn)表自己選擇了EI25這個(gè)磁芯，現(xiàn)在重新計(jì)算了后再次發(fā)出來(lái)，麻煩各位前輩有時(shí)間再幫我看看，如有打擾請(qǐng)見諒，謝謝了??！

 


 



Input Voltage: 185~265Vac

Output: 5V/2A

EFF: 75%

其他要求暫無(wú)。

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(gè)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(jì)：

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(jì)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(yàn)來(lái)自《精通開關(guān)電源設(shè)計(jì)》）

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(jì)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(yàn)來(lái)源于<開關(guān)電源設(shè)計(jì)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(yàn)來(lái)自《精通開關(guān)電源設(shè)計(jì)》)


尖鋒漏感電壓：

Vleak= Vclamp-VOR=135V-96V=39V


次初級(jí)匝數(shù)比（初次級(jí)匝比）

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


最大導(dǎo)通時(shí)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(yàn)來(lái)自《開關(guān)電源設(shè)計(jì)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(jí)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(yàn)來(lái)自《開關(guān)電源設(shè)計(jì)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(jí)峰值電流：

Ip=( Vbulk_min×Tonmax)/Lp=0.44A(該經(jīng)驗(yàn)來(lái)自《開關(guān)電源設(shè)計(jì)第三版》) (DCM模式)


次級(jí)繞組的電流的峰值：

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


初級(jí)電流有效值：

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

(該經(jīng)驗(yàn)來(lái)自《開關(guān)電源設(shè)計(jì)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(jí)電流有效值0.12A，查找AWG圓密耳數(shù)與線號(hào)表(假設(shè)電流密度為500圓密耳/A)可知

初級(jí)線圈的尺寸應(yīng)該選擇AWG32號(hào)線，AWG32對(duì)應(yīng)的是0.274mm,選用0.29mm繞

（該表來(lái)自<開關(guān)電源設(shè)計(jì)與優(yōu)化>）

次級(jí)電流有效值：

復(fù)位（次級(jí)電流為零）時(shí)間：Tr=0.8T-Tonmax=0.8×15.3us-3.3us=8.94us

(該經(jīng)驗(yàn)來(lái)自《開關(guān)電源設(shè)計(jì)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(jí)電流有效值3.1A，查找AWG圓密耳數(shù)與線號(hào)表(假設(shè)電流密度為500圓密耳/A)可知

次級(jí)線圈的尺寸應(yīng)該選擇AWG18號(hào)線，AWG18對(duì)應(yīng)的是1.22mm，采用5根0.21mm并繞

（該表來(lái)自<開關(guān)電源設(shè)計(jì)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(yàn)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(diǎn)先試試看。


查得EI25的有效橫截面積

Ae=41cm2


初級(jí)繞組匝數(shù)

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


次級(jí)繞組匝數(shù)

Ns=Np×N(注意這里的N是次初級(jí)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(zhǎng)度：

lg=N×u0×Ip/Bmax-MPL/ur=

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zzx11990
LV.3
3
2013-03-16 10:15
@tangcangeng
續(xù)上初級(jí)峰值電流：Ip=(Vbulk_min×Tonmax)/Lp=0.44A(該經(jīng)驗(yàn)來(lái)自《開關(guān)電源設(shè)計(jì)第三版》)(DCM模式)次級(jí)繞組的電流的峰值：Isec_peak=Ip/N=0.44A/0.06=7.33A初級(jí)電流有效值：Iprim_rms=Ip×√（Tonmax/T）/√3=0.44×√(3.3us/15.3us)/√3=0.12A(該經(jīng)驗(yàn)來(lái)自《開關(guān)電源設(shè)計(jì)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(jí)電流有效值0.12A，查找AWG圓密耳數(shù)與線號(hào)表(假設(shè)電流密度為500圓密耳/A)可知初級(jí)線圈的尺寸應(yīng)該選擇AWG32號(hào)線，AWG32對(duì)應(yīng)的是0.274mm,選用0.29mm繞（該表來(lái)自）次級(jí)電流有效值：復(fù)位（次級(jí)電流為零）時(shí)間：Tr=0.8T-Tonmax=0.8×15.3us-3.3us=8.94us(該經(jīng)驗(yàn)來(lái)自《開關(guān)電源設(shè)計(jì)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(jí)電流有效值3.1A，查找AWG圓密耳數(shù)與線號(hào)表(假設(shè)電流密度為500圓密耳/A)可知次級(jí)線圈的尺寸應(yīng)該選擇AWG18號(hào)線，AWG18對(duì)應(yīng)的是1.22mm，采用5根0.21mm并繞（該表來(lái)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(yàn)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(diǎn)先試試看。查得EI25的有效橫截面積Ae=41cm2初級(jí)繞組匝數(shù)Np=Lp×Ip/(Bmax×Ae)=1.95mH×0.44A/(0.25T×41mm2)=84匝次級(jí)繞組匝數(shù)Ns=Np×N(注意這里的N是次初級(jí)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(zhǎng)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(jì)遇到幾個(gè)問(wèn)題想問(wèn)問(wèn)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(gè)比較大的問(wèn)題是那個(gè)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(gè)Ipk怎么算呢？這我查了很久沒(méi)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(gè)問(wèn)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(diǎn)不是更好嗎？

什么是鉗位電壓呢？那個(gè)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(jì)遇到幾個(gè)問(wèn)題想問(wèn)問(wèn)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(gè)比較大的問(wèn)題是那個(gè)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(gè)Ipk怎么算呢？這我查了很久沒(méi)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(gè)問(wèn)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(diǎn)不是更好嗎？什么是鉗位電壓呢？那個(gè)公式是固定的麼？BVdss是指什么呢？謝謝！

因?yàn)镸OSFET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(huì)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(guò)600V*0.85=510V。其實(shí)這個(gè)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(gè)公式是經(jīng)驗(yàn)公式。

BVdss即指MOSFET的擊穿電壓600V。

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2013-03-16 10:42
計(jì)算結(jié)果沒(méi)問(wèn)題。
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2013-03-16 10:46
@新月GG
計(jì)算結(jié)果沒(méi)問(wèn)題。
謝謝您前輩 我也是初學(xué)者 而且因?yàn)槟芰τ邢?打算從反激開關(guān)電源入門開關(guān)電源的設(shè)計(jì) 以后請(qǐng)多多指教 謝謝了！！
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2013-03-16 10:48
@新月GG
計(jì)算結(jié)果沒(méi)問(wèn)題。
你好 線的選擇啊 初次級(jí)峰值電流以及有效值電流這樣子計(jì)算都是正確的嗎？ 那個(gè)匝數(shù)計(jì)算也是正確的嗎？ 最后問(wèn)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(jì)與計(jì)算 呵呵
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zzx11990
LV.3
8
2013-03-16 11:06
@新月GG
計(jì)算結(jié)果沒(méi)問(wèn)題。
我的第一個(gè)問(wèn)題你會(huì)不會(huì)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(jí)峰值電流以及有效值電流這樣子計(jì)算都是正確的嗎？那個(gè)匝數(shù)計(jì)算也是正確的嗎？最后問(wèn)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(jì)與計(jì)算呵呵

初次級(jí)峰值、有效值電流計(jì)算都正確。匝數(shù)計(jì)算也正確。線徑可以這么算，也可以有其它的計(jì)算方法，比如根據(jù)損耗最小計(jì)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(diǎn)。

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2013-03-16 11:13
@zzx11990
我的第一個(gè)問(wèn)題你會(huì)不會(huì)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(jì)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(jì)算結(jié)果沒(méi)問(wèn)題。
請(qǐng)問(wèn)鉗位電壓計(jì)算那里 0.85*BVdss不就是0.85x600=510V，怎么是540V是不是寫錯(cuò)了？
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2013-03-16 11:42
@Matres
請(qǐng)問(wèn)鉗位電壓計(jì)算那里0.85*BVdss不就是0.85x600=510V，怎么是540V是不是寫錯(cuò)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?yàn)槟芰τ邢薮蛩銖姆醇ら_關(guān)電源入門開關(guān)電源的設(shè)計(jì)以后請(qǐng)多多指教謝謝了！！
LZ我想問(wèn)問(wèn)你是不是后面加了DCM模式的計(jì)算公式，對(duì)于CCM模式來(lái)說(shuō)不適用，或者說(shuō)公式不同？
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tangcangeng
LV.2
14
2013-03-16 13:03
@Matres
請(qǐng)問(wèn)鉗位電壓計(jì)算那里0.85*BVdss不就是0.85x600=510V，怎么是540V是不是寫錯(cuò)了？
你好 多謝提醒 是筆誤 已經(jīng)改過(guò)來(lái)了
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tangcangeng
LV.2
15
2013-03-16 13:08
@新月GG
初次級(jí)峰值、有效值電流計(jì)算都正確。匝數(shù)計(jì)算也正確。線徑可以這么算，也可以有其它的計(jì)算方法，比如根據(jù)損耗最小計(jì)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(diǎn)。
恩 謝謝前輩 以后請(qǐng)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(gè)問(wèn)題你會(huì)不會(huì)呢？我真的很想知道咯
你好 實(shí)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(jì) 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?yàn)镸OSFET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(huì)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(guò)600V*0.85=510V。其實(shí)這個(gè)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(gè)公式是經(jīng)驗(yàn)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(qǐng)問(wèn)這個(gè)怎么能夠讓我知道 其他的諸如次初級(jí)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(zhǎng)度)（47mm）都知道了 就差這個(gè)ur了~~這個(gè)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(jì)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 ?。∩厦娴腢g是什么電壓來(lái)著呢？

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2013-03-17 15:17
@zzx11990
好的，非常感謝啊！上面的Ug是什么電壓來(lái)著呢？
Ug是整流后的電容母線電壓
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