以前都是用PI的芯片并利用他的软解设计变压器,现在想选用一款便宜点的IC,变压器只有自己设计,但是查了很多资料和书籍,发现变压器的设计总是不对。
选用的IC为DK106
1、 输入电压范围 180-270VAC
2、 开关IC频率65khz、
3、 开关IC最高耐压 700V
4、 输出5V1A
变压器准备采用EE13
以下是我根据不同的资料进行的设计
一、根据王健强翻译的《精通开关电源设计》书中设计设计步骤
1、 确定反射电压VORZ及匝比
VINMAX=22×VACMAX=22×270=382V
开关IC最高耐压 700V,预留120V压降,700-120=580
VIN+VZ=382+VZ<=580V,VZ<=198V,取180V标准TVS管。
VOR取VZ/1.4=180V/1.4=128V。
设5V输出整流管正向压降0.6V,则匝比为
n=VOR/(VO+VD)=128/(5+0.6)=22.86
2、 理论最大占空比(最后弃用)
忽略变换器的输入电压纹波,变换器的最小直流输入为
VINMIN=1.3×VACMIN=1.3×160=208V
D=VOR/(VOR+VINMIN)=128/(128+208)=0.38
3、 原副边侧的有效负载电流
IO=1A
IOR=IO/n=1/22.6=0.0437A
4、占空比
设效率η=0.8,则输入功率PIN=5/0.8=6.25W
初级平均电流IIN=PIN/VINMIN=6.25/208=0.0300A
IIN/D=IOR/(1-D)
D=IIN/(IIN+IOR)=0.0300/(0.0300+0.0437)=0.407
这个占空比比2中更为精确
4、 实际原副边侧电流斜坡中心值
IL=IO/(1-D)=1/(1-0.407)=1.686A
ILR=IL/n=1.686/22.86=0.074A
5、 峰值开关电流
已知ILR,就能算出所选电流纹波下的峰值电流,r取0.5
IPK=(1+r/2) ×ILR=1.25×0.074=0.093A
6、 伏秒积
在VINMIN时,有VON=VIN=208V
则开关导通时间为
Ton=D/f=0.407/(65×1000)=6.262us
故伏秒积为
Et=VON×ton=208×6.262=1302Vus
7、 原边侧电感值
LP=(1/LR) ×(Et/r)=1302/(0.074×0.5)=35189Uh
电感值太大。。。后面没法计算了,貌似问题出在IPK太小
二、按照DK106手册中方法计算
1、电源输入功率,设计η=0.8
Pin=Pout/η=5/0.8=6.25W
根据经验选取EE13磁芯
2、原边电压VS
VS=160*1.3=208V
3、计算导通时间(D取0.5)
TON=1/f×D=1/65000×0.5=7.7uS
4、计算原边匝数
NP=(VSTON)/( ∆Bac·Ae)
∆Bac为交变工作磁密度(mT),设为0.2
Ae为磁芯有效面积mm2,EE13磁芯为16mm2
NP=(208×7.7)/(0.2×16)=500
5、 计算副边匝数
NS=(VO+VD)×NP/VS=(5+0.6) ×500/208=13.5
6、 计算原边电感量
LP=(VS×TON)/IP IP为原边峰值电流(芯片设定最大峰值电流为320mA)
=(208×7.7)/320=5mH
7、 变压器验证
变压器的设计时最大磁感应强度不能大于0.4T,(铁氧体的饱和磁感应强度一般为0.4T 左右),由于单端反激电路工作在B-H 的第一象限,磁心又存在剩磁Br 约为0.1T,所以最大的工作磁通Bmax 最大只有0.4 − 0.1 = 0.3T
BMAX=(IP×LP)/(NP×Ae)=(320×5)/(500×16)=0.2
BMAX<0.3,设计合理。
对于这个结果感觉初级线圈500和初级电感5mH电感是不是太大了?还有此办法好像有问题,前面取得∆Bac貌似总是等于最后的BMAX
三、根据http://www.dianyuan.com/bbs/2425730.html帖子中的办法
1、计算匝比n
取反射电压VOR=90V
n=VOR/(VO+VD)=90/(5+0.6)=15
2、计算占空比
方法一
VINMIN取200V
DMAX=(VOUT+VD)*n/((VOUT+VD)*n+VINMIN)
=(5+0.6)*15/((5+0.6)*14+200)=0.30
方法二
原副边的有效负载电流
IR=IO/n=1/15=0.0667A
输入功率PIN=POUT/η=5/0.8=6.25W
平均输入电流:IIN=PIN/VINMIN=6.25/200=0.03125
D=IIN/(IIN+IR)=0.03125/(0.03125+0.0667)=32
3、原副边侧电流斜坡中心值
IL=IO/(1-D)=1.47A
ILR=IL/n=0.098A
4、峰值开关电流IPK
IPK=(1+r/2)*ILR=1.25*0.098=0.1225A
1、 伏秒积(f=65000Hz)
TON=D/f=0.32/0.065=4.9us
ET=VINMINxTON=200*4.9us=980Vus
2、 原边电感量
LP=(I/ILR)*(ET/0.5)
=(1/0.098)*(980/0.5)=20000uH
这也计算不下去了。20mH初级电感。。
请专家给看看以上方法为何都不对?还是我哪里计算错误?有没有更系统的计算方法吗?