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小辈请求各位老前辈帮我改改反激开关电源设计计算过程这个作业

 ON 低功耗Flyback 反激变压器计算3 

各位前辈 我从接触反激开关电源开始到现在只有一个月左右的时间,期间看了一些资料和书籍,就是想自己设计一个简单的单路输出的5V 2A的反激开关电源,现在将我的设计过程发出来给大家看看,请求大家像老师改学生的作业一样帮我改改里面有没有算错了的参数,因为我算到后面那个Ap值只有0.16左右 感觉不对啊!!在这里谢谢大家了~

下面是我的计算过程 我将其展示出来并将我主要的参考文档-安森美的一篇计算反激开关电源的也展示给大家 ,请大家帮帮我看哪里出错了 谢谢了~

要求采用途中所示的开关电源芯片,LD7539,输入交流电压范围为VAC185VVAC265V  输出功率为5V 2A 效率为75%。其他要求暂无。

第一:确定绕组数

首先根据提供的方案,知道该反激变压器有三个绕组,一次侧两个,二次侧一个,一次侧上面的那个绕组为整流滤波后的输入,一次侧下面绕组为开关电源IC提供电源电压。二次侧绕组为开关电源输出。

第二:电源部分设计:

输出功率5V 2A,即Pout=Vout*Iout=10W

根据开关电源ICDATASHEET,提供给芯片的电源电压VCC=16V,

变换器最小直流整流电压为Vbulk-min=2×185=262V

预计输入功率Pin=Pout/η=10/0.75=13.3W

平均输入电流Iin-avg=Pin/Vbulk-min=0.05A

Cbulk的取值为Cbulk=Pout×3uF=13.3×3=39.9uF47uF  (该经验来自《精通开关电源》)

耐压VACmax×√2=374,400V即可

根据开关电源ICDATASHEET可知开关频率为Fsw=65K

尽量使用较经济的耐压为600VMOSFET作为开关管,留出10%的余量则为540V(该经验来源于<精通开关电源>

钳位电压Vclamp=0.9×BVdss-Vbulk-max=540V-2×265=166V

一次侧的反射电压VOR=Vclamp/1.4=166/1.4=119V(该经验来自《精通开关电源设计》)

尖锋漏感电压Vleak=Vlamp-VOR=166V-119V=47V

最大占空比DCmax=VOR/(VOR+Vbulk-min)=119V/(119V+262)=0.31。(CCM工作模式)。

次初级匝数比N=Vout+Vd/VOR=(5+1)/119=0.05

反射到初级绕组的等效电感平均电流IL-avg=Iin-avg/ DCmax=0.05A/0.31=0.16A

反激变压器的电流纹波率通常取r=0.5(该经验来自《精通开关电源》)

初级绕组等效电感的峰值电流Ipeak=IL-avg×(1+r/2)=0.2A

电流纹波值ΔI=r×IL-avg=0.5×0.16A=0.08A

变压器初级绕组电感Lprim=(Vbulk-min×DCmax)/(Fsw×ΔI)=(262×0.31) /(65000×0.08)=15.6mH

初级绕组的电流的最大均方根值

=√(0.31×(0.2×0.2-0.2×0.08+0.08×0.08/3))=0.09A

次级绕组的电流的最大值 Isec-peak=Ipeak/N=0.2A/0.05=4A

次级绕组的电流纹波值 ΔIsec=ΔI/N=0.08/0.05=1.6A

流过次级绕组的电流的最大均方根值

Isec-RMS=√((1-0.31)×(16-4×1.6+1.6×1.6/3)=2.685A

Q1导电损耗应该是接近输出功率(Pout)的1%,因此开关管的静态导通电阻

RDS(on)Pout/(100×IprimRMS×IprimRMS)=10/(100×0.09×0.09)=12Ω

根据以上参数选择恰当的MOSFETVDSMAXIpeaktontoff

VSSMAX=600V

Ipeak=0.2A

Ton=T*Dcmax=1/65000×0.31=4.77nS(CCM)

Toff=1/f-Ton=10.63nS

CS引脚上的电流检测电阻Rs=VLIM/Ipeak=0.85V/0.2A=4.25Ω取4.7Ω

Rs的功耗Ps=Iprim-RMS×Iprim-RMS×Rs=0.09×0.09×4.7=0.038W

二极管D1的选择

反向电压Vreverse=Vbulk-max×N+Vout=374V×0.05+5V=24V

Isec-peak=4A

输出电容Cout的选择

Cout(Iout×Dcmax)/(Vout-ripple×Fsw)=2A×0.31/5×2%×65000=(这里取Vout,ripple2%Vo=95.38uF,取100uF 15V即可。

ESRVout-ripple/Isec-peak=5×2%/4A=0.025Ω

.

RCD钳位-一阶叠代

Rclamp=2Vleak×Vclamp/(Lleak×Ipeak×Ipeak×Fsw)   (Lleak为一次侧漏感)

CclampVclamp/(Vripple×Rclamp×Fsw)=

(输入滤波电容的纹波电压Vripple一般取5%~10%Vclamp

瞬态电压抑制器的功耗Pclamp=Vclamp×Vclamp/Rclamp

选择磁芯:Ve=0.7×(2+r)的平方×Pin/(r×f)=1.79cm3(该经验来自<精通开关电源>)

查数据手册可得:应该选择的磁芯的型号为EI25,其中咨询了一些前辈们,推荐用EI22,后经过再三考量生怕作为初学者绕不下去的事情发生,还是选择了EI25好绕点。

全部回复(16)
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david0015
LV.4
2
2013-03-08 11:34
变压器初级绕组电感Lprim=(Vbulk-min×DCmax)/(Fsw×ΔI)=(262×0.31) /(65000×0.08)=15.6mH。????是1.5mH吧
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david0015
LV.4
3
2013-03-08 11:43
根据输入交流电压范围要求:185VAC~265VAC??????是85AC-264AC吧???
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2013-03-08 13:06
@david0015
变压器初级绕组电感Lprim=(Vbulk-min×DCmax)/(Fsw×ΔI)=(262×0.31) /(65000×0.08)=15.6mH。????是1.5mH吧

你好 很感激您的回复 真的!! 是15.6mH   262×0.31=81.22V 而65000×0.08=5200

81.22/5200=0.0156=15.6mH

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2013-03-08 13:06
@david0015
根据输入交流电压范围要求:185VAC~265VAC??????是85AC-264AC吧???
你好 谢谢您的回复 这个范围是给定的 不是全电压输入 是任务要求定的
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老梁头
LV.10
6
2013-03-08 18:38
@tangcangeng
你好谢谢您的回复这个范围是给定的不是全电压输入是任务要求定的
15.6mH的电感量,你的圈数会很多的。怕你变压器绕不下呀···
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2013-03-08 19:57
@老梁头
15.6mH的电感量,你的圈数会很多的。怕你变压器绕不下呀···
你好 可是我感觉我的计算公式是对的 怎么办呢?
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老梁头
LV.10
8
2013-03-08 20:14
@tangcangeng
你好可是我感觉我的计算公式是对的怎么办呢?
功率这么小,设计成DCM模式吧。然后把MOS的余量留的稍微大点吧。怕你到调试的时候就知道尖峰很大的···
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2013-03-08 20:18
@老梁头
功率这么小,设计成DCM模式吧。然后把MOS的余量留的稍微大点吧。怕你到调试的时候就知道尖峰很大的···
你好  前辈 您也感觉我前面一直到求Lprim的公式都是对的吗?
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老梁头
LV.10
10
2013-03-08 20:27
@tangcangeng
你好 前辈您也感觉我前面一直到求Lprim的公式都是对的吗?
最低输入电压不是那样算出来的···
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tangcangeng
LV.2
11
2013-03-08 20:40
@老梁头
最低输入电压不是那样算出来的···
前辈你好 谢谢您的回复 那应该是一个什么公式呢? 给我的条件是输入电压从AC185V~265V,可以这个185V是一个交流的 它整流后的直流值应该是√2*185呀 还有前辈您刚才跟我说了将余量多留点 我将其改成了MOS管的85%,结果最大占空比DCmax降为0.27并且初级绕组电感降到了8mH,这个值可以接受吗?
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老梁头
LV.10
12
2013-03-08 21:17
@tangcangeng
前辈你好谢谢您的回复那应该是一个什么公式呢?给我的条件是输入电压从AC185V~265V,可以这个185V是一个交流的它整流后的直流值应该是√2*185呀还有前辈您刚才跟我说了将余量多留点我将其改成了MOS管的85%,结果最大占空比DCmax降为0.27并且初级绕组电感降到了8mH,这个值可以接受吗?
一般最高电压去√2倍,最低电压去1.1-1.2倍。然后你可以设计成DCM模式···
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higel
LV.8
13
2013-03-08 22:01

 按DCM算,反射电压取100V

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tangcangeng
LV.2
14
2013-03-08 22:02
@老梁头
一般最高电压去√2倍,最低电压去1.1-1.2倍。然后你可以设计成DCM模式···
嗯 好的 谢谢您前辈 我按照您的要求再重新计算一次 然后把结果给您看看 再感谢您了
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tangcangeng
LV.2
15
2013-03-08 22:02
@higel
 按DCM算,反射电压取100V[图片]
谢谢前辈 谢谢了 我根据您提供的公式再推敲推敲 
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tangcangeng
LV.2
16
2013-03-09 11:08
@tangcangeng
谢谢前辈谢谢了我根据您提供的公式再推敲推敲 

您好前辈 我根据您的公式看了看 感觉进入DCM模式后初级电感量是降下来了  可是我用AP法来选择磁芯的话得出来的值比以前还低 ,请问前辈您也是用AP法来选择磁芯的吗?? 如果是请告诉我我这样子的出来的结果是对的吗? 谢谢你了!!

AP=( (Lprim×Ipeak×Ipeak×104次方)/(Bmax×Kj×Ko) )1.143次方 (单位为cm4

=(0.002886×0.377×0.377×10000) /(0.2×450×0.35) )的1.143次方0.09  Kj通常取400~450  Ko通常取0.35

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tangcangeng
LV.2
17
2013-03-09 11:11
@老梁头
一般最高电压去√2倍,最低电压去1.1-1.2倍。然后你可以设计成DCM模式···

你好前辈 13楼帮我用DCM的计算方法解决了初级电感量比较大的缺点了,可是这样子以来如果我用AP法来选择磁芯的话,得出来的值比以前还小,以前求出来是0.157,现在按照他给我计算的初级电感量Lprim和Ipeak,我带入AP公式,求出来是0.09,这个值比以前还小,怎么选择磁芯呢? 望前辈在空闲时间帮我看看 谢谢了

AP=( (Lprim×Ipeak×Ipeak×104次方)/(Bmax×Kj×Ko) )1.143次方 (单位为cm4

=(0.002886×0.377×0.377×10000) /(0.2×450×0.35) )的1.143次方0.097  Kj通常取400~450  Ko通常取0.35

 

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