預計設計一款外尺寸是50.8*50.8*12.7mm的電源。功率上,準備挑戰(zhàn)100W,僅僅是挑戰(zhàn),能不能成不一定,重要的去折騰,去經(jīng)歷,去總結(jié)經(jīng)驗。這次折騰肯定是邊調(diào)試邊修改中度過,歡迎和我一樣愛折騰的兄弟,一起來探討成敗的前因后果。
這個電源輸入是18--36VDC,輸出5V 20A ,高度并不高,所以需要用到平面變壓器。這里有點小難度,打樣一個16層板的平面變壓器線圈,費用大約是兩千多塊。思考了好幾天,決定分成兩塊一模一樣的8層板來做。這樣也就花費一千多塊就夠了。
電路設計用 UC2843 來做,次級用 UCC24610 做同步整流。初級和次級的MOS管都用貼片封裝的。手頭有5*6封裝的80V MOS。粗略計算了下,初級和次級都可以用這顆MOS。也省的去再買新料了,省點錢先。
粗略估算了一下成本:
磁芯選用TDK的 ELP22 材質(zhì)是PC95.網(wǎng)上買來2塊錢一副。沒有打字,但是有配套的卡扣,可以不用膠帶,這樣裸著對散熱還有好處。這個磁芯的AE比較大,80個平方毫米,頻率選擇在145K。選這個頻率的目的只有一個,那就是次級可以只要一匝。初級3匝。輔助繞組2匝。匝數(shù)越少,變壓器走線越方便。
先畫變壓器去,這里說下,多層板的變壓器,出于經(jīng)濟方面的考慮,不要畫盲孔。盡量利用半邊畫成通孔。做盲孔的成本要高大約30--100%。對于自己玩玩來說還是太奢侈了。所以我并不會直接畫一個8層的變壓器PCB。而是先做一個模型。來驗證小信號,和漏感、氣隙等其他參數(shù)。
下一樓會用不到一百塊來做這個能工作的變壓器模型。只有平面變壓器PCB成本的1/20哦,可以看到窗口高度是3.2毫米。
這里開始講如何用100塊成本來做到接近2000塊打樣費的平面變壓器:
- 窗口的高度是關鍵,因為這關系到我的下一步工作
- 柔性PCB可以做到0.2毫米的厚度,這正好是個優(yōu)勢,假設,我畫幾個不同的線圈,初級3匝,次級1匝,這就是兩個PCB。畫在一個板上,一起打樣,也不會超過100塊的
- 回來再拆開,堆疊,自制一個多層PCB模型
我做過0.2mm基板的PCB,銅厚是2盎司,板子的總厚度達到了0.36mm 算上中間的絕緣膠紙,粗略可以當0.4mm來計算。窗口剛好可以放下8片。剛好可以依次放 P S P S P S P 。四層NP穿插三層NS。剩下一丁點空間留給膠帶吧,不能太滿了。輔助繞組就隨便用銅絲在空隙處繞2匝就OK。當然,這樣做出來的PCB打樣價格會超過200塊,因為銅厚加價了。我們就做普通的0.5盎司標準工藝就OK。畢竟只是驗證,不用考慮工藝。我只要波形就好。
驗證好了繞法和工藝,再去花一千多打樣8層板的PCB繞組也不遲。不知道各位還有沒有更好的做平面變壓器的方法。我經(jīng)驗不足,這是我能想到的對我來說最劃算的方法了。
PCB先畫出了鋁基板的底板:
功率部分是發(fā)熱大戶。所以先整一塊鋁基板來搞。T01是變壓器。因為不考慮耐壓,因此直接可以脫胎繞制,普通的漆包線起碼能扛得起1000VDC直流耐壓。
變壓器四個抽頭:1234號,分別是1-2初級 3-4次級。 變壓器左上角的V+ V- 則是給芯片供電的繞組。為了方便,各繞組用+和-來代表同名端。這里大量使用了貼片零件??萍嫉倪M步,使我們可以有更小體積的零件。
在90年代,或許和都只是科幻場景,那時候一個47uf/50V的電解尺寸大概是8*10mm的圓柱體?,F(xiàn)在則用一個0805封裝的貼片電容就能達到同樣容量。不過,為了購買和焊接方便,我對C01采用了1206封裝47uf/50V。
下方6顆MOS都是 美國萬代的AON6280,5*6封裝。初級和次級都是三顆并聯(lián),次級是同步整流。所有MOS管的驅(qū)動都通過一根8毫米高度的針腳連接到驅(qū)動板。驅(qū)動板計劃裝在上方,所有零件都用貼片,不用插件。圖中紫色條是預裝銅條的地方。用來增強PCB的過流能力,減少銅箔的損耗。次級C3---C8均為6.3V330uf 的貼片電容,封裝都是1210。