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处女作,奇葩推挽逆变,使用SG3525。复详细计算过程(设计阶段)

 
首先。开关电源都是在高频开关的前提下建立的。在低频情况下相比线性的变换器没有任何优势。
但是本次偏偏要做一个隔离形,120Hz 推挽升压。使用芯片SG3525ADW/SOIC-16L ON。
推挽拓补两个开关管Q1 Q2由两个相等的脉宽可调、相位互补180°的脉冲驱动。
开关管导通期间,积极驱动电压必须足够大。

 

 

推挽拓补

参数设计:输入24Vdc蓄电池(19-27V),输出电压30Vac(后级有线性稳压电路),输出额定电流4A(峰值需要10A)额定功率96W(峰值240W)。工作频率坑爹,120Hz(对!~没错。你没有少看一个K,确实是一百二十赫兹。坑爹啊。)    采用磁芯为EI96(- -||就是超级大的96*80的那个硅钢片)。常用的硅钢片B 是 8 000~13 000高斯,13000高斯以上的是优质硅钢片。我们使用国产硅钢片:B取9 000高斯;大致最大功率能做100W左右。风冷,电流密度取3.5A/mm²(来自百度)                    具体参数尺寸如下(单位mm):                                                                                               Model  A(总长)  B(总高)  a(舌宽)  b(叠厚)  d(脚宽)  c(窗宽)  h(窗高)                                 EI-96           96           80            32           44            16            16             48设计变压器 确定匝比与最大导通时间 由式Vm=【(Vdc-1)(Nm/Np)-1】(2Ton/T)可知Vdc下降时,变换器会通过增加导通时间Ton来维持输出电压Vm恒定,当输入电压下降到最小值Vdc时,Ton最大。但是推挽拓补中,最大导通时间不能超过开关周期的一半。否则复位伏秒数将小于置位伏秒数(开关电源设计第三版2.2.5节),结果几个周期后,磁芯将饱和并损坏开关管(详见开关电源设计第三版 P37)。在上述公式中,若已经确定Vdc、T以及Ton=0.8T/2,则可确定匝比Nm/Np,已得到所需要的输出电压Vm。Nm/Np=(Vm/0.8 +1)/(Vdc-1)Nm/Np=(30/0.8 +1)/(19-1)=2.1388888Tonmax=0.8T/2=3.332mS初级匝数计算 根据法拉第定律

,这个公式应该在大部分拓补都是通用的。T =1/f=1/120=8.33mS=8.33*10^-3sVdc=19VAe≈Sj=a(舌宽)*b(叠厚)=32*44=1408mm²=14.08cm²B=18 000G(峰值磁通密度是9 000G,推挽工作在1 3象限,±Bmax=2*9 000=18 000G)上值带入法拉第定律得:Np=[(19V-1V)(0.8* 8.33*10^-3s  /2)*10^8 ] / 14.08cm² * 18 000G=2.366477 T取整用3T,两个半初级绕组加起来就是6T,磁通密度比预设值稍微小一点。次级匝数计算 已知Nm/Np=2.1388888,Np=3 ,Nm=Np*Nm/Np= 6.566664,此时如果取整为7,则占空比可能会超出预设的0.8(不考虑Np往上取整对这里的影响)。故取Nm=6T。两个半绕组为12T考虑到次级输出我只用两个抽头+桥堆整流(需要承受2倍VF,但是桥堆可以贴在散热器上。二极管不知道如何做到更好的散热。)。而非常用的三个抽头。次级绕组是否只需要用6T?初级峰值、有效值电流以及线径计算 由上式(2.9)粗略计算(因为持续工作在4A,峰值可能会出现几秒钟的10A。所以峰值有按照10A计算,参考挑选MOS管最大电流。有效值按照工作4A时的电流计算。变压器热容量应该大些。扛得住的对吧= =||)                             Ipf =1.56(30Vac*10A/19Vdc)=24.63157 A (10A输出时) 选用40A最大电流mos管Irms=  Ipf  D^0.5= 15.57837 A(10A输出时)已确定电流密度选择3.5A/mm²,带入公式S=Irms /  3.5A/mm²   =15.57837/3.5=4.4509 mm² 根据圆面积公式得直径R=2* (S/π)^0.5 =2*(4.4509/3.14)^0.5=7.4769 mm(= =||好粗) (满足10A输出时)由上式(2.11)计算Irms=0.986Po/Vdc=0.986*(30Vac*4A)/19Vdc=6,227 A (4A输出时)已确定电流密度选择3.5A/mm²,带入公式S=Irms /  3.5A/mm²   =6.227/3.5=1.779 mm² 根据圆面积公式得直径R=2* (S/π)^0.5 =2*(1.779/3.14)^0.5=1.505 mm(= =||差别太大) (满足4A输出时)次级峰值、有效值电流以及线径计算次级有效值电流,简化计算Irms=Ide 0.4^0.5 =10*0.632=6.32 A(10A输出时)已确定电流密度选择3.5A/mm²,带入公式S=Irms /  3.5A/mm²   =6.32/3.5=1.8057 mm² 根据圆面积公式得直径R=2* (S/π)^0.5 =2*(1.8057/3.14)^0.5=1.5166 mm(满足10A输出时)次级有效值电流,简化计算Irms=Ide 0.4^0.5 =4*0.632=2.528(4A输出时)已确定电流密度选择3.5A/mm²,带入公式S=Irms /  3.5A/mm²   =2.528/3.5=0.7222 mm² 根据圆面积公式得直径R=2* (S/π)^0.5 =2*(0.7222/3.14)^0.5=0.959 mm(满足4A输出时)开关管的电压应力以及漏感尖峰

根据式(2.15) 开关管所能承受的最大电压应力为Vp=1.3(2*Vdcmax)=1.3*2*27=70.2 V此结果为书上表示的计算。本人认为还应该在结果上增加次级对初级的反射电压。1/(Nm/Np)*Vomax=1/2.1388888 * 30 =14.0297 V 70.2+14.0297=84.2259 V 选用200V耐压mos管。 40N20 TO-3P(是不是可以考虑10A输出的时候峰值已经最大16A,是否可以选用20N200?)输出端不加电感。电路板还在绘制。后续不定时跟新波形与参数。有很多不足的地方还希望各位不吝赐教。!~(图片不太会弄。所以上传上来不知道会不会影响查看)


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2016-02-24 21:55
格式。怎么乱了。。。
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2016-02-25 09:25
@瓦西大坏蛋
格式。怎么乱了。。。
是不是 word  直接黏上来的呀?
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2016-02-25 09:25
@瓦西大坏蛋
格式。怎么乱了。。。
我想看更多,所以奖励2元电源币~~~ 楼主请继续
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2016-02-26 11:17
@电源网-天边
我想看更多,所以奖励2元电源币~~~楼主请继续

谢谢支持。

我是用手机写在印象笔记上面。复制粘贴过来的。这几天正在对板子布线。手上还有一块没有布完。等板子全部弄完一次性上传。

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2016-02-27 22:44

今天一天都出去和同事调LED驱动的EMI去了。调节后余量只有2dB。(自己公司没有设备。去外面调试。两个人都是新手一点都不会。每测一次要排队好久好久(20-50分钟不等)。关键是测试不收钱

2016年2月27日 22:34:13 DC-AC的电路板已经绘制完毕。并发给电路板厂商制作样品。供应商给我的交期是10天(这几天工厂订单集中,工人却没招到几个)。

明天同事不来上班。还要继续去改善哪款LED驱动的EMI去,不知道会不会空下时间来做这款推挽的工作。

周一预计可以继续攻关推挽,PCB交期中的这几天时间内:出具详细bom清单,并采购样品物料(对。。。没错。。。全都自己弄。)

2016年2月27日 22:39:24 今天先到这里。在帖子上算是简易的工作日记了。

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2016-03-09 10:26

经验比较缺乏。这几天外壳图纸画好了。昨天材料也差不多到了。开始调试起来。

遇到问题也是很多很多的:

反馈回路很奇怪。431没有输出一个稳定的2.5V输出30V的时候431 Uak=2V。不知道是不是我参数没有选择好。

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2016-03-09 10:30
在反馈还是有问题的情况下。测试了MOS的工作波形。如下。与书中描述的不太一样。没有看到漏感和死去。不知道是哪里没有弄好。

后来将芯片直接驱动MOS。得到书中描述的波形。但是很奇怪。为什么无法带载。

用电子负载恒流档 开0.5A 他电压掉得厉害。而且电流只能达到0.3A。 此时芯片驱动脚检测到电流为6mA,空载的时候也是6mA不变。

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2016-03-09 11:50
这个得打赏下咯,继续继续~~
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2016-03-09 18:37
@电源网-娜娜姐
这个得打赏下咯,继续继续~~
现在还没有调试出来。今晚要继续补充补充知识。
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2016-03-09 18:38
发现 3525的1脚和2脚的电压一直是不同的。按照理论芯片应该会控制输出电压。已达到1 2脚电压相同才对?对不?
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2016-03-09 22:56

又瞎弄了一晚上。胡工给我指点之后才知道。原来我次级不放电感的开环是最大占空比直接工作?而且反馈没什么作用。这么一说,误差放大器两个脚的电压不一样。431上面没有2.5V确实也说得过去。

请问推挽开环确实是这样的对么?在哪些书籍上能查阅到这些资料呢?还望高工们多多指教。

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2016-03-09 23:14
HX2404DC-AC 2.pdf 上原理图
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2016-03-09 23:14
@瓦西大坏蛋
HX2404DC-AC2.pdf 上原理图
HX2404-DC-AC 1 .pdf 上原理图
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花玩111
LV.1
15
2016-03-10 15:36
@瓦西大坏蛋
今天一天都出去和同事调LED驱动的EMI去了。调节后余量只有2dB。(自己公司没有设备。去外面调试。两个人都是新手一点都不会。每测一次要排队好久好久(20-50分钟不等)。关键是测试不收钱[图片])2016年2月27日22:34:13DC-AC的电路板已经绘制完毕。并发给电路板厂商制作样品。供应商给我的交期是10天(这几天工厂订单集中,工人却没招到几个)。明天同事不来上班。还要继续去改善哪款LED驱动的EMI去,不知道会不会空下时间来做这款推挽的工作。周一预计可以继续攻关推挽,PCB交期中的这几天时间内:出具详细bom清单,并采购样品物料(对。。。没错。。。全都自己弄。)2016年2月27日22:39:24今天先到这里。在帖子上算是简易的工作日记了。
什么地方能免费测EMI能透露一下吗?
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2016-04-27 10:13
中间又停了好多天。变压器修改了一下。还没有到。
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2016-05-03 08:57
@花玩111
什么地方能免费测EMI能透露一下吗?
检测仪器的销售商那边,我们找的是北京科环的销售商。
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风丶殇
LV.4
18
2016-05-22 00:18
@瓦西大坏蛋
中间又停了好多天。变压器修改了一下。还没有到。
期待!!!!!!!
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2017-10-10 14:07
@风丶殇
期待!!!!!!!
没有死区时间你的没有炸管吗
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