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12V100A开关电源开始研制 最终公布全部数据

好吧 快1年没出像样的作品了 这次准备来一个12V100A的开关电源

电源采用非常传统的结构：反激辅助电源 SG3525控制器 变压器驱动的全桥逆变电路

在次级的整流上 选择了一个不太常见的倍流整流 如下面

 

这样变压器次级就无需抽头 减小了变压器的制作难度 同时两个输出电感各分担1半电流 也就是说每个电感只需要过51A的有效电流 这大大分散了发热 还能降低绕制难度

整流二极管准备用3对MBR3060进行强制散热（用CPU散热器）

两个电感的选择是重点 后面会陆续上完整的分析与计算过程

下面先上部分原理图和PCB图

以PDF中的电路为准 下面的图是最初设计的 经过了一些修改

 

3525的频率在45-50KHz左右 驱动变压器采用IR4427专用推动芯片进行推动 保证良好的波形

在驱动变压器次级部分 采用三级管等元件对mos进行主动关断 这样不仅降低了下降时间 而且还破坏了震荡条件 mos的驱动波形完全没震荡 基本不受漏感影响（当然还是有上冲电压 需要2极管钳位下） 这部分进行过实验了

没有栅极电阻 因此开启非常快 不过如果太快可能有EMI 到时候再加栅极电阻也不迟

软起动部分的Ss是变压器上的1个2匝绕组 可控硅在软起动后短路R205

目前测试的辅助电源变压器参数为 PC40材质 EE19 6脚骨架 拔掉两脚 先绕初级89圈 用0.27mm的线 每绕1层加1层绝缘 绕玩初级包4层绝缘 再用0.27*3绕13圈 加气息使初级电感在1050-1200uH之间 我的18xx多uH 能用 输出14.8V0.5A裸奔长时间没看到问题

保护部分采用初级串电流互感器(铁氧体磁环绕130圈 穿初级上) 当检测到电流超过额定时延迟多少ms进行锁定保护 关闭3525输出脉冲 重启后解除锁定

主变压器参数 EE55磁芯（骨架和磁芯都有点碎 不过应该没问题） 初级27股0.27线绕53圈 次级用0.2mm厚3公分宽铜皮两条并绕6圈 3条0.2mm厚1.5公分宽铜皮做引出 计算得在最大占空比0.5 最大输入DC电压360V下磁通偏移约190mT（最差条件开环） 在闭环情况下一般磁通密度偏移为130mT 属于非常安全的范围 这个还没开始绕 等手长好了继续绕

后来频率提高到50KHz 磁通偏移大学160mT 初级减少为48圈 次级减少为5圈

最后发个目前的PCB图 非常非常乱 不推荐直接采用 大电流部分不准备在PCB上 板子尺寸20*15公分

现在已经完结 短路保护功能测试也通过了 下面带了500W鱼机开最高频率和高压档+10个50w的卤素灯的效果

上图房间的灯是全开的...相机原因...

一堆二极管

背面 不光镀锡 还加铜条在下面 不过这个布局匀流有点小问题 把正极在下面就可以搞定 不过懒得搞了 

这些二极管发热非常非常的快在大电流的时候 用了个CPU散热器才勉强够用

全部资料 电路图和PCB

12V100A.pdf

12V100A.rar

至此这个东西算是成功了 年底还会研究第二版的 加上同步整流和APFC 采用NCP1654+TL494方案 请大家期待

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ssff
LV.5
2
2013-10-29 13:51
高明，GTD接成了桥是驱动，天然钳位啊。
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廖远方
LV.9
3
2013-10-29 16:10
好帖子一定要顶....帮忙多做一块板子如何？可以给你工钱.早都想动手了.就是找不到资料.
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尤小翠
LV.7
4
2013-10-29 17:49
@廖远方
好帖子一定要顶....帮忙多做一块板子如何？可以给你工钱.早都想动手了.就是找不到资料.

成啊 一个板子能几个钱?免费弄个...

不过得等12月了我做成功了再给你 万一这个电路不行就变成害人了

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hnzkwz
LV.7
5
2013-10-29 18:08
顶起啊，100Ａ电流，营长应该搞个同步整流给我们开开眼啊～
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廖远方
LV.9
6
2013-10-29 19:06
@尤小翠
成啊一个板子能几个钱?免费弄个...不过得等12月了我做成功了再给你万一这个电路不行就变成害人了
没有问题.记得哦.先谢谢了
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IGBT2010
LV.8
7
2013-10-29 21:35
@尤小翠
成啊一个板子能几个钱?免费弄个...不过得等12月了我做成功了再给你万一这个电路不行就变成害人了
小翠师傅又出牛机了，必须顶！！！
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moxingkai
LV.4
8
2013-10-29 22:00

期待小翠姑娘的杰作

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陈少
LV.6
9
2013-10-29 22:17
顶起啊
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chuxuezhe213
LV.4
10
2013-10-29 23:41
@陈少
顶起啊
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zhangjunhai
LV.6
11
2013-10-30 08:19
@尤小翠
成啊一个板子能几个钱?免费弄个...不过得等12月了我做成功了再给你万一这个电路不行就变成害人了

你很久没有出来了，顶

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qinzutaim
12
2013-10-30 08:53
这牛机不上双面板有点对不起他了.
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漩涡浩子
LV.6
13
2013-10-30 13:36
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漩涡浩子
LV.6
14
2013-10-30 13:43

尤老师  这个的变压器参数怎么算？有公式吗？能给一个吗？

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尤小翠
LV.7
15
2013-10-30 20:01
@漩涡浩子
尤老师 这个的变压器参数怎么算？有公式吗？能给一个吗？

对于全桥

Np=(Vin*D*10^6)/(f*Ae*deltaB)

Np 初级圈数

Vin 全桥输入电压

D 占空比%(0-0.5)

f 开关频率KHz

Ae 磁芯截面积单位mm^2

deltaB 是磁通密度偏移单位mT

 

Ns=Np*Vout/(Vin*2D)

Ns次级圈数 Np初级圈数 Vout 输出电压（需要计算整流桥压降）Vin输入电压

 

以上两个公式是最常用的

为了方便设计 我采用了1个通用数学软件联系上两个公式的关系 省略了很多计算

x轴为初级圈数 两条线分别代表次级电压和最大磁通密度（对于一般磁芯不超过200mT）

设计时考虑：

先预计1个开关频率f 比如45KHz 再选择磁芯截面积A

在最低输入电压时 次级需要输出大于输出电压+整流二极管压降的电压（对于全波整流和倍流整流）

这里设28V（倍流整流 输出12V）左右 此时调节V=280 占空比0.45 根据经验调n=4（次级假设4圈）

然后调节B点位置 发现要输出28V时磁通密度超了 于是增加次级到6圈 再调节初级圈数到53圈时发现磁通密度符合要求

上面要求全部满足于是初级圈数53次级6

然后根据电流选择线径 这里就不说了

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漩涡浩子
LV.6
16
2013-10-30 20:26
@尤小翠
对于全桥Np=(Vin*D*10^6)/(f*Ae*deltaB)Np初级圈数Vin全桥输入电压D占空比%(0-0.5)f开关频率KHzAe磁芯截面积单位mm^2deltaB是磁通密度偏移单位mT Ns=Np*Vout/(Vin*2D)Ns次级圈数Np初级圈数Vout输出电压（需要计算整流桥压降）Vin输入电压 以上两个公式是最常用的为了方便设计我采用了1个通用数学软件联系上两个公式的关系省略了很多计算[图片]x轴为初级圈数两条线分别代表次级电压和最大磁通密度（对于一般磁芯不超过200mT）设计时考虑：先预计1个开关频率f比如45KHz再选择磁芯截面积A在最低输入电压时次级需要输出大于输出电压+整流二极管压降的电压（对于全波整流和倍流整流）这里设28V（倍流整流输出12V）左右此时调节V=280占空比0.45根据经验调n=4（次级假设4圈）然后调节B点位置发现要输出28V时磁通密度超了于是增加次级到6圈再调节初级圈数到53圈时发现磁通密度符合要求上面要求全部满足于是初级圈数53次级6然后根据电流选择线径这里就不说了

谢谢尤老师啊。GOOD！整流部分的图没有传上来  能否在串一边呢

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zhusiheng218
LV.5
17
2013-10-30 20:37

顶下，麻烦你第一张图再发下可以吗，图挂了

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尤小翠
LV.7
18
2013-10-30 23:33
@漩涡浩子
谢谢尤老师啊。GOOD！整流部分的图没有传上来 能否在串一边呢
整流部分还在设计当中 主要是电感的大小
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尤小翠
LV.7
19
2013-10-31 13:10
@qinzutaim
这牛机不上双面板有点对不起他了.[图片]
主要是热转印做不了双面板啊啊啊啊
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尤小翠
LV.7
20
2013-10-31 13:10
@hnzkwz
顶起啊，100Ａ电流，营长应该搞个同步整流给我们开开眼啊～

同步整流 这个准备搞 不过这次先普通整流

同步整流需要处理好多问题

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廖远方
LV.9
21
2013-10-31 14:41
大师画板技术不错.等你的作品出现
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陈少
LV.6
22
2013-10-31 23:28
@尤小翠
整流部分还在设计当中主要是电感的大小
不能拿去打样吗！！！打双面板肯定好用
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csbotai
LV.1
23
2013-11-01 20:33

100A 采用同步整流好些

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csbotai
LV.1
24
2013-11-01 20:33

100A 采用同步整流好些

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成都三科售后
LV.6
25
2013-11-01 21:44

搞个0-60v  0-100a  就有大把的人眼馋啦

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陈少
LV.6
26
2013-11-01 22:02
@成都三科售后
搞个0-60v 0-100a 就有大把的人眼馋啦[图片]

对头

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廖远方
LV.9
27
2013-11-01 22:59
@成都三科售后
搞个0-60v 0-100a 就有大把的人眼馋啦[图片]
这个想法不错.要实现应该不容易.
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popii88
LV.3
28
2013-11-02 08:02
@尤小翠
主要是热转印做不了双面板啊啊啊啊
我说可以做双面的，方法超级简单，网上也有视频的。分别打印在2张纸上，当然纸张要比PCB大一些；2张纸打印的部分面对面，灯光下对准，4角用订书机固定，PCB从中间 插 进去···下面的都懂了（有点邪恶）
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尤小翠
LV.7
29
2013-11-02 21:06
@csbotai
100A采用同步整流好些
技术不到家 不过以后准备研究
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尤小翠
LV.7
30
2013-11-07 10:33

这几天都在奋战 现在来汇报一下结果

这个是最终送到mos管的波形 辅助电路只有1个二极管 1个三极管 1个电阻(不是栅极电阻)

我做的驱动变压器漏感有14uH那么大 在这里根本看不到任何尖峰 实在出乎意料 

制作PCB 采用热转印

之后用记号笔补了补才去腐蚀 下次试试感光制作PCB

打孔之后

4个拆机460 居然是1个批次的 碉堡了！

变压器初级 多亏EE55骨架是烂的...

初级绕完 直接铜皮折出来 然后包好多绝缘

 绕完初级后(0.41*7绕45圈) EE55的填充率接近了100%！

组装好了装B

直接开环上市电不串灯泡 没炸

然后随便找俩电感（不一样的铁粉芯）和1个MBR3060 25V1000uF 闭环上电没炸

然后测试50W负载 没任何问题...

这个是电感 两个在一起 6*27*0.27绕的 115公分长的 绕完1个22uH 1个24uH

我还专门测试两个不一样的电感 16uH和100uH一起上 50W负载没有任何问题 奇怪 难道就是输出的波纹比较奇怪

怪物们的合影...

 

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廖远方
LV.9
31
2013-11-07 10:59
@尤小翠
这几天都在奋战现在来汇报一下结果这个是最终送到mos管的波形辅助电路只有1个二极管1个三极管1个电阻(不是栅极电阻)我做的驱动变压器漏感有14uH那么大在这里根本看不到任何尖峰实在出乎意料 [图片]制作PCB采用热转印[图片]之后用记号笔补了补才去腐蚀下次试试感光制作PCB打孔之后[图片]4个拆机460居然是1个批次的碉堡了！[图片]变压器初级多亏EE55骨架是烂的...[图片]初级绕完直接铜皮折出来然后包好多绝缘[图片] 绕完初级后(0.41*7绕45圈)EE55的填充率接近了100%！[图片]组装好了装B[图片]直接开环上市电不串灯泡没炸然后随便找俩电感（不一样的铁粉芯）和1个MBR306025V1000uF闭环上电没炸然后测试50W负载没任何问题...这个是电感两个在一起6*27*0.27绕的115公分长的绕完1个22uH1个24uH我还专门测试两个不一样的电感16uH和100uH一起上50W负载没有任何问题奇怪难道就是输出的波纹比较奇怪[图片]怪物们的合影...[图片] 
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