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小编推荐:基于EE16的5V/2.1A iPad充电器设计

2013-09-23 14:00 来源:电源网 编辑:云际

宝剑锋从磨砺出,梅花香自苦寒来;此句是中国流传下来的一句古训,喻为如果想要取得成绩,获取成就,就要能吃苦,勤于锻炼,这样才能靠自己的努力赢得胜利。各个行业皆是如此。在电源网论坛里,就存在这样一些人,他们时常能DIY出被网友们称之为的经典设计,出于大家能够共同学习的目的,小编抓住了难得的机会,整理了这些经典帖,供分享学习。

本文来自javike的帖子。--------小编语。

javike

条件:

输入电压 Vin:AC90-264V、50/60Hz

输出电压 Vout:5V (4.75~5.25V)

输出电流 Iout:2.1A

开关频率 Fsw:65K

最大占空比 Dmax:0.40

因空间较小,要降低产品温升,必须提高效率,目标设计效率η为83%。设定电源满载工作在CCM模式,零界电流为输出电流的比值E为85%。

下面进入计算过程:

1. 计算临界模式时次级峰值电流:

2. 计算临界模式时次级电感量:

取输出整流二极管正向导通压降VF=0.7V,则:

3. 计算初次级匝比:

4. 计算临界模式时初级电感量:

5. 计算CCM模式时次级峰值电流:

6. 计算CCM模式时初级峰值电流:

7. 确定磁芯的△B:

采用JFE EE16 MB1H磁芯,其Ae=19.2mm²

MB1H磁芯材质特性如下:

1

由表中可得:

在100℃时,饱和磁通密度Bs=460mT,剩余磁通密度Br=80mT。

为了防止磁芯出现瞬态饱和效应,一般会预留部分余量,所以磁通密度取85%,则:△B=0.85*(460-80)=323mT=0.323T


8. 计算初级线圈匝数:

9. 计算次级线圈匝数:

次级匝数为9.2Ts,可取9Ts或10Ts。

10. 计算次级线圈直径:

考虑到次级线圈匝数较少,电流密度Js可稍取大些,一般取4~6A/mm2,这里取j=6A/mm2,则:

取标准规格线径0.65mm

11. 确认BOBBIN绕组结构和次级匝数:

次级0.65mm的三重绝缘线实际外径为0.85mm,

3

从图中可以看出,EE1614的BOBBIN幅宽为8.7mm,考虑到进出线需弯折和增加铁氟龙套管,需预留约1Ts绕线空间则可绕线匝数为:

即可绕线匝数为9Ts,取次级匝数Ns=9Ts

12. 代算初级线圈匝数:

在线圈匝数取整的同时,需使初次级具有相同的安匝数。

根据次级调整后的初级匝数为:

13. 计算反馈线圈匝数:

PWM IC 供电电压定义15V,反馈整流二极管采用普通硅整流二极管,取其正向导通压降VD=1.1V,则:

14. 计算初级线圈输入有效值电流:

15. 计算初级线圈直径:

考虑到初级线圈匝数较多,且线包内部散热不佳,取电流密度Jp=4A/mm2,则:

16. 确认BOBBIN绕线空间:

Vcc电流较小,NV线径取0.1mm,屏蔽绕组线径同样取0.1mm,0.1mm的漆包线外径为0.12mm;

绝缘Tape采用0.025mm后的麦拉胶带,每组线圈绕外加一层Tape,最外层加强绝缘采用2层Tape;

则绕线结构如下图:

4

绕线占用BOBBIN最小深度为:

0.20+0.20+0.025+0.12+0.025+0.85+0.025+0.12+0.025+0.20+0.20+0.025+0.12+0.025+0.025=2.185mm

EE1614 BOBBIN侧视图如下:

5

可以看出其可容纳绕线深度为:

185mm < 3.075mm,即绕线结构OK。

到此,此变压器设计算是完成。

其中,有2点需要注意:

1. 以上计算出来的电感量为零界模式时电感量,若需要工作在DCM模式,则适当减小此电感量;若需要电路工作在CCM模式,可稍增大此电感量;但需要考虑到磁芯饱和问题。

2. 对于△B取值,有条件的情况下建议取磁通密度的60%~75%。

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