由简到难!大师教你一步一步设计开关电源
计算和验证。
漏感Lleakage<5%*Lp
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)=47T(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):
12Vdc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=120Vdc/47T=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)=(12Vdc+0.7Vdc+0.5Vdc)/2.55=6T(已取整)
4)计算变压器辅助绕组(auxturning)输出的匝数计算方法与12V主绕组输出一样因为STVIPer53DIP副边反馈需低于14.5Vdc,故选取12Vdc作为辅助电压;Na=6T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。
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=45~90uF
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/400Vdc85℃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.PCBLayout
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PCBfile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。
PCBlayout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/dtdv/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,PCBLayout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:φ0.25x1x24T
7->10:φ0.50x2x6T
8->11:φ0.50x2x6T
9->12:φ0.50x2x6T
2->3:φ0.25x1x23T
6->5:φ0.25x1x6T
2,4并剪脚
L1-3:0.77mH0.25V@1kHz漏感低于5%磁材:PC40或等同材质
高压:
原边vs副边:3750Vac@1mA1min无击穿无飞弧
副边vs磁芯:1500Vac@1mA1min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。
D101~D104:Iav=0.25A选1N4007(1000
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