【我是工程师】反激开关电源实战经验实例直播

 

 

 

 

先上原理图.

管理员图怎么能放大一点。

 

 

A、能效。

6级能效明年初就要出来了，面对迷你高能效，对工程师来说又是很大的压力。

调试多了，发现在不能换大功率器件的时候能效都是扣出来的，当然提高了能效其他方面也会带来影响，所以尼我们要用最低的成本最高能效，去找一个平衡。

1、  变压器AP AE越大越好。

2、  加大电感变压器线径，在低压时比较明显，调大到一定程度就没有什么效果了。

3、  R1 R2 X电容释放电阻，越大损耗越小，空载功耗效率都可以上来，同时要满足1S降到37%的电压，所以要找个平衡。

4、  CE1 在有些方案中电容加大，功率器件 变压器MOS 肖特基 IC都会温度降低。

5、  桥堆，压降，目前低Vf值的桥堆，来提升能效。

6、  R3 R4 启动电阻，越大能效越好，但是有个问题，启动时间，所以这里也要去找个平衡，或者做二级就是说放2个电容二极管隔离来减小启动时间问题。

 

7、  R5R6 吸收电阻，电阻越大消耗的能量也就越小，带来的后果是Vds电压升高，所以要在能效和Vds直接去取一个平衡。

8、  R9 驱动电阻，越小损耗越小，带来的后果是辐射效果，同样去找一个平衡。

9、  CS电阻，越大损耗越大轻载时比较明显。

10、  C17 改善辐射，同时存在损耗影响效率。

11、  正向压降反向楼电流越小越好，做个试验 同样10U45 277封装过程120度 Dlodes 108度 PFC 98度。

12、  假负载越大越好，低了损耗加大，增加空载功耗降低效率。 确定是空载电压不稳（不是所有方案）

13、  MOS减小Rds导通损耗，驱动并一个二极管，快速关断，减小电压电流交叉面积。

14、  C2 RCD电容越小越好，带来的后果是Vds电压升高，所以要在能效和Vds直接去取一个平衡。

 

15、  加大变压器感量。

16、  加大匝比，同时Vds升高。

17、  减少变压器屏蔽，1个屏蔽在1个点左右。

18、  更换磁芯材质，PC40换成PC44，能提高1-2个点。

19、  选择低ESR的滤波电容。

20、三明治绕法，降低漏感加强耦合，提高2个点左右。

加油哇。

抢沙发

B 参数计算：

变压器：

频率;ƒ=65K 

输入电压范围：Pin=100-240V 

输出电压：Po=12V 

效率：η=84% 

Vcc供电电压：Vcc=15.5V 

最大占空比：Dmax=0.45 

ΔB=0.2

1、最小直流电压：Vinmin=90*1.2=108V

2、最大直流电压：Vinmax=264*1.414=375V

3、选择磁芯：AP=【（Po/η+Po）*10000】/（2*ΔB*ƒ*J*Ku）

                   = 【（24/0.84+24）*10000】/（2*0.2*65*1000*400*0.2） 

                   =525714/20800000.25 cm4 

           J电流密度=400    Ku绕组系数=0.2 

     选择EF25 AP=0.237cm4  AE=51.8mm2

 

4、Ton计算： Ton=T*D=1/6/5000*0.45 =6.9us 

5、初级计算： Np=VINmin*ton/ΔB/AE  108*6.9/0.2/51.8 72T 

6、次级匝数计算： NS=（Vo+Vd）*（1-Dmax)*NP/（VINmin*Dmax） =（12+0.6）*（1-0.45）*72/（108*0.45） 10T

7、匝比计算：N=Np/Ns=72/10=7.2T 

8、电流平均值：Iav=Po/η/Vinmin =24/0.84/108 =0.265A 

9、峰值电流计算 Ipk=Iav*2/Dmax =0.265*2/0.45=1.178A

10、电流变化率ΔI 计算：CCM Ip2=3Ip1  Ipk=Ipk1+Ipk2

                     IP1=1.178/4=0.2965A   IP2=1.178-0.2695=0.884A

         ΔI =Ip2-Ip1

                         =0.884-0.2965=0.5865A

11、电流有效值：Irms=IPK* =1.178*0.512=0.6A

                          Krp(0.4-0.6) ΔI/Ipk=Krp 最大电流脉动系数

           

12、初级电感量计算：Lp=Vinmin*ton/ΔI=108*6.9/0.5865=1.27mH

13、验证是否饱和：ΔB=Lp*Ipk/Np/Ae=1.27*1.178/72/51.8=0.4T<0.32T  太高了我们把感量降低一点1mH再验证

                  ΔB=Lp*Ipk/Np/Ae=1*1.178/72/51.8=0.315T<0.32T

                  这里具体绕制时再去决定增加圈数还是降低绕组。 

14、次级峰值电流：Ipks=Ipk*N=1.178*7.2=8.48A

15、次级有效值计算：Irms=IsPK*=8.48*0.566=4.78A

12、初级线径计算：Dp=*2 =0.178*2=0.35mm J=5-7 这里取6  

13、次级线径计算：Ds= *2 =0.39*2=0.78mm  J取10

14、集肤深度：导线线径不超过集肤深度的2倍，若超过集肤深度，则需多股并绕。δ=66.1/√∫cm=66.1/254.95=0.259mm   0.259*2=0.52mm

多股线计算=0.78/根号股数=0.78/1.414=0.55mm*2  取0.5*2 或0.55*2

15、次级V/N=(12+0.6)/Ns=12.6/10==1.26/T

16、反馈绕组计算： Nvcc=Vcc/Va=15.5/1.26=12T

变压器参数：Lp：1mH

            NP1： 38T 0.35mm

            Ns：10T 0.5*2

            Np2： 34T 0.35mm

            Nvcc：12T 0.18

 NP放在第一层这样每咋的长度最短减少匝间电容，起线放在MOS端使dv/di最大的部分被绕组屏蔽EMI较好，Vcc放在最外层Vcc满载不至于过压，放在初次级之间充当屏蔽。初次级之间加屏蔽，铜箔屏蔽要比线屏蔽效果好，线跟线之间存在缝隙。需要时磁芯外可以包外屏蔽但是屏蔽也是会产生损耗的效率会下降。

1、保险丝：Irmsmax=Iav/0.6  0.6无PFC 加PFC0.9

               =0.265/0.6

               =0.44A

           If=Irmsmax*2    温度升高降额及安规要求降额

             =0.88Amin

           输入额定100-264V  选择耐压250V保险丝

           额定电压：即保险丝熔断两端电压，大于输入额定电压即可250V

           熔断积分：0.5*Ipk2*t=0.5*Ipk2*（1/T/2） 对表查看可开关的次数。

           额定电流：电流承载能力。

           分断能力：额定电压下，保险丝能够安全的开路，阻止电流上升至破坏值损毁元器件

保险丝参数：1A/250V

桥堆选择：

Vd=2√2*Vinmax=2*Vinmax=747V

加470V压敏防雷击后其残压越775V左右*1.1（它表示在规定的冲击电流Ip通过压敏电阻器两端所产生的电压此电压又称为残压，所以选用的压敏电阻的残压一定要小于被保护物的耐压水平。）

Vd=775*1.1=852.5V 471最大残压775V

BR1=5*Iav=5*0.265=1.325A 

桥堆参数：1A/1KV

压敏选择：

1、压敏电阻：V1ma=a*Vinmax/b/c    a：电压波动系数1.2  b：压敏误差系数0.85 c：压敏老化系数 0.9

                 =1.2*374/0.85/0.9

                 =487.9V

1000/2=500A IEC61000-4-5浪涌波形发生器对外输出有2欧的电阻通容量500A，考虑到流通容量随次数增加衰减需选取2倍。 

V1ma：阀值电压或击穿电压压敏不能持续流过mA级电流，此电压为流过1mA直流电流压敏电压。

限制电压Vc：为残压压敏击穿2端的电压。

流通容量：压敏承受规定的电流电压波形及次数后，压敏电压不可超过10%的最大冲击电流的峰值。

 

根据上述选型表选择7D471K 

 

X电容

安规规定X电容超过0.1uF需要加释放电阻，保证输入断电1S内降到安全电压，输入峰值电压的37%

      0.65*R*Cx=1  如Cx0.22uF

      R=1/0.65/0.22=7Mmax  Cx：uF  R单位M

R=1/0.65/0.22=7M max  我们选择R1A 1M R1B 2M 这里还要注意耐压我们选择2颗1206贴片电阻

因其他放电回路X电容漏电流这些因数所以最好实测调试。

输入2pin为2类，输入3pin为1类，2类加强绝缘，1类基本绝缘。2类选择X2电容，容量越大传导效果越好。

输入最大值：264

X电容参数：X2 0.1uF/275V

 

电解电容选择：

当低电压和满载时，输入电流和纹波电压才是最大的，所以我们选择低压计算，因为我们电源是要保持输出电压调整率的，在桥式整流电路中，只有输入电压大于电解电容时桥堆导通才给电容充电，在桥堆不导通的时间内，输出的能量由电容提供，所以低压满载时电容的放电斜率是最大的即ΔV，整流桥的电流也是最大。

C=24/0.9/η/ƒmin/Vacmin2=24/0.9/65/902=50uF

V>Vinmax(375V)

电解电容参数：47uF/400V

共模电感选择： 

我不太喜欢去算太复杂。

先上一个20mH UU9.8 测试传导去改变感量

Ds= *2 =0.138*2=0.27mm 

共模电感：20mH 0.27mm UU9.8

启动电阻R3 R4:

(Vinmin-Vcc）/启动电流=R=（108-15.5）/5=18M（max）

电阻太小启动时间太长，这里选择2M

PW=（108-15.5）*（108-15.5）/R=0.042W

两端电压 375V 

R3 R4取值 2M 1206

VCC电容、整流二极管、限流电阻选择。

VCC电容 10-15uF 根据推荐值选取，耐压大于Vcc OVP值一般30V左右

CE2Vcc电容取值：10uF 50V

D2整流二极管 快管 DFR1M

R8限流电阻 2-10R 选择 10R

RCD吸收

D1 1N4007

R5//R6 经验取100-200K 这里取R5200K R6200K 实际根据Vds 效率调整

C2 经验取 102-222 这里取102/1KV

计算方法：

Vsn（电容两端电压）=0.9*BVdss-Vin 

VRO（反射电压）=（Vo+Vd)/（NS/NP）

R=2（Vsn-Vor)*Vsn/（Lk*Ip*Ip*fs）

钳位电容的值C=Vsn/（ΔV*R*fs）

这个脉动电压ΔV取钳位电压Vsn的5%-10%

以上总结，算出来的结果还得再试验中得到验证，只能做个参考；所以我们应以计算为基础，根据实验来回调整，找到一个更适合你的值。还有吸收电阻R一定要考虑降额使用，满足功率要求。

R7限流电阻 减小di改善EMI 经验取47-100R 这里我用47R 1206

MOS选择：

Vor=（Vo+Vd)/NS*NP=（12+0.6）/10*72=90.27

Vds=Vinmax+Vor+漏感（90V）+30（余量）

  =375+90.72+90+30V=586 选择600V的 管子

I=Io*3 取（输出电流2-3倍）

MOS损耗 Irms2*Rds=Psw

封装根据空间尽量取大点，扇热好温度低。

MOS参数：6N60 TO-220封装

MOS驱动及栅极下拉电阻。

R9 经验值20R-47R 

D3 经验值1N4148 快速关短

R10 栅极下来电阻 经验值10K

主要参考推荐值

CS电阻

Rcs=Vcs/（IpK*1.2）=0.875/（1.178*1.1）=0.675  Vcs阀值电压 1.2余量

PR=Irms*Vcs=0.6*0.875=0.525W 5pcs1206

R12 R12A R13 R14 R15参数： 3.3R1206       

R11 C3 参照参考值即可，RC滤波来消弱HV对CS脚冲击保护IC。CS脚上的波形比上面的波形平滑而且不会有那么多毛刺，因为有RC滤波。

R11 C3 参数：

R11 100R

C3 101/50V

C4 FB滤波 推荐值102/50

C5结3脚保护脚，不使用的情况下 推荐贴一颗电阻推荐值 104/50V

肖特基选择：

反向电压 （Vo+Vd）+Vinmax/Np*Ns=12.6+52=64.6V  余量64.6*2=77.52V

I=Io*5=2*5=10A

封装 TO-220 主要看温度效率

肖特基参数：10A100V TO-220

C6R16吸收：C6：经验值 102-222

R16：经验值20-47R

测试辐射再去调整

吸收参数：

C6：102/100V 0805

R16：22R 0805

输出滤波：

电容电压 （Vo+Vd）*1.2=12.6*1.2=15.12V

容量 Io*6=1200uF

L1差模电感选择 10uF以内  线径 （Io/3.14/7）开根号*2=0.6mm

R17假负载 尽量大，（Vo+Vd）/Pw=12.6/0.12=0.0095=I  1206Pw= 0.125W

                                                    （Vo+Vd）/I =12.6/0.0095=1.326K

输出共模100uF左右线径 （Io/3.14/7）开根号*2=0.6mm

 参数：CE3：680uF/16V CE4:680uF/16V

         L1：3.3uF/06mm

         R17：1.5K 1206

         LF2：100uF/06mm

 

R18=(Vo-VLED-V431)/If=（12-1.2-2.5)/0.012=691R    817 If：1-50mAmax  431:1-100mA If：取12Ma

取680R PW=（12-1.2-2.5）*0.012=0.0996W

 VLED：1.2-1.4V

R19 1.2V/0.001A=1.2K

Pw=1.4V*0.001=0.0014W

(1+R1/R22）*2.5= (1+39K/N)*2.5=12V N=10K

Pw=12/(39k+10k)=0.00025w

参数：

R18： 680R 0805

R19：1.2K 0603

R21：39K 0603 1%

R22：10K 0603 1%

C8 R20：经验取值 105 And 1K 或 104 And 10K

这贴真仔细！赞一个！最好有实物照片。

顶顶          

Y电容：

   根据初级峰值电压选取Y1，Y1参数交流额定工作电压250V 直流额定工作电压400V

   二类产品漏电流小于0.25mA   CY=Ileakage/2/π/ƒ/Vrmsmax=0.25/2/3.14/63/264*10-6=2.39nFmax 可以选择不超过2390pF的电容 我们先选择Y1 102/400V的根据EMI再去调整，也可以选择2个Y2串联。

Y电容参数：Y1 102/400V

 

 

C、调试经验。

1、 保险丝保证正常工作电流不损坏，产品损坏大电流时，认证前面是接了一个空气开关之类的，保证在空气开关关断前先断开，断开后耐压保证不拉弧，额定100-240 250V保险丝即可，认证这一项只管满足额定即可，保险丝属于安规器件所以元器件就要满足安规比如我们做UL需要元器件有UL认证，3C 元器件需做CQC认证。保险丝前后距离，海拔2000米大于2.0mm 海拔5000米大于2.5mm。

2、 压敏电阻，我们做开关电源范围都是90-264，471的压敏即可，具体7D 10D 14D看我们打差模还是共模和几KV。属于安规器件所以元器件就要满足安规比如我们做UL需要元器件有UL认证，3C 元器件需做CQC认证。在后级原件可以承受所打雷击时，可以不加。

3、 X电容，大于0.11uF 需要释放电阻来满足1S电压释放至37%，实际选择还是要看传导，电压需满足耐压我们电源属于消费类产品2类产品所以选择X2。属于安规器件所以元器件就要满足安规比如我们做UL需要元器件有UL认证，3C 元器件需做CQC认证。容值越大传导越好。