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【DIY大赛】+准谐振+240W恒压电源(恒压12V输出)(更新EMI测试数据)

前段时间太忙,一直没时间参加DIY,最近稍微闲下来了,就在参加这次DIY活动,同时,也希望跟各位朋友们多多交流,多多沟通。


这次主要做的项目是做恒压电源,采用的方案是NCP1207A,这个方案估计用的人也不在少数吧,算是大众货,也请各位大神指出产品设计的不合理之处!


主要技术要求:

1.输入电压范围:180-240V

2.输出模式:恒压

3.绝缘等级:Class I

4.输入频率范围:47-63Hz

5.功率因素:PF>0.5(满载情况下)

6.输入电流:最大3A(满载情况下)

7.空载功耗:≤1W

8.浪涌电流:45A(180V)/60A(230V)

9.输出电压:12V

10.最小输出电流:0A

11.最大输出电流:20A

12.电压精度:±2%

13.电压调整率:±1%

14.负载调整率:±1%

15.输出保持时间:>10ms

16.效率:>82%(230V)

17.保护特性:输出过载保护,输出过压保护,短路保护

其他性能,满足相关认证要求,物料选型以及变压器设计就不多说了,这个方案已经很成熟了,网上也有很多的计算公式,接下来一段时间,我会上传原理图,PCB图,测试数据,以及相关器件的测试报告。


为了方便大家查看帖子,整理了下目录

一.物料规格书.................................................. 2

二.原理图........................................................  3

三.PCB板图.....................................................  4

四.驱动变压器与主变压器设计........................... 5

五.测试数据..................................................... 9

1.输入输出测试................................................ 9

2.效率测试.......................................................10

3.电压调整率....................................................11

4.负载调整率....................................................12

5.电压精度测试.................................................15

6.环路稳定性测试..............................................16

7.启动与保持时间、输入冲击电流.......................18

8.电压应力测试.................................................20

8.1.电压应力测试主要器件清单..........................20

8.2.PWM部分电压应力测试................................21

8.3.实测波形....................................................22

①PWM开关管波形............................................22

②芯片VCC电压.................................................23

③PWM钳位二极管.............................................24

④输入电解电容.................................................25

8.4.次级部分肖特基电压应力测试........................30

9.电流应力测试..................................................32

9.1实测波形.......................................................34

①开关管电流测试..............................................34

②钳位二极管电流波形........................................35

③肖特基二极管电流波形.....................................36

10.磁饱和测试.....................................................37

11.电解电容纹波测试...........................................38

六.热应力测试......................................................46

1.常温下的热应力测试...........................................46

2.高温下的热应力测试...........................................46

3.高温下的电解电容寿命计算.................................47

七.EMI测试数据.....................................................55





全部回复(65)
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倒序查看
2018-10-17 15:55

一.物料规格书

/upload/community/2018/10/17/1539762792-15145.pdf

运放的规格书跟431的 规格书就不上传了,很多人都经常用

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2018-10-22 14:43

继续更新

二.原理图

1
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2018-10-22 14:45

三.PCB板图

1
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2018-10-22 15:19

四.驱动变压器与主变压器设计

具体参照下述图片

驱动变压器采用的是EE13的骨架,电感量为,1.5mH(具体计算就不细说,网上也有相关资料可以参考),绕制结构如下:


主变压器,采用的是ETD-39,电感量300uH±10uH,绕制结果如下:







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lvyunzeng
LV.4
6
2018-10-25 08:56
@XHH9062
四.驱动变压器与主变压器设计具体参照下述图片驱动变压器采用的是EE13的骨架,电感量为,1.5mH(具体计算就不细说,网上也有相关资料可以参考),绕制结构如下:[图片][图片]主变压器,采用的是ETD-39,电感量300uH±10uH,绕制结果如下:[图片][图片][图片][图片]
看楼主发的帖子,就是专业做电源的 。各种规格书是大厂的风范,出实物照片看看。学习学习。楼主加油争取早日转正版主。
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老刘111
LV.1
7
2018-10-25 09:20
@XHH9062
继续更新二.原理图[图片]
版主,原理讲解一下
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2018-10-25 13:30
@lvyunzeng
看楼主发的帖子,就是专业做电源的。各种规格书是大厂的风范,出实物照片看看。学习学习。楼主加油争取早日转正版主。

大家一起学习学习

0
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2018-10-25 14:35

由于一些外部因素,实物制作过程,以及实物图就不上传了,下一步就要进行测试阶段,具体如下:

五.测试数据

1.输入/输出特性测试:

测试内容

技术要求

测试条件

测试结果

输入电压范围

170~264VAC

170~264VAC

/

输入额定电压范围(V)

200~240VAC

200~240VAC

/

输入电流(A)

3Amax.(170VAC)

170VAC  IO=18.4A

2.37A

输入瞬态冲击电流(A)

45A MAX.(180VAC)

170VAC  IO=18.4A

36A

60A max.(230VAC)

230VAC  IO=18.4A

57A

启动时间

3s

230VAC  IO=18.4A

17.8mS

保持时间

10mS

230VAC  IO=18.4A

22.4mS

输入功率因素

PF0.5(170VAC), PF0.5(230VAC)at Full Load

170VAC   IO=18.4A

0.664

230VAC   IO=18.4A

0.626

空载功耗

≤1W

264Vac  IO=0A

0.41W

输出电压(V)

12V±2%,

170-264VAC  IO=0A

12.05V

170-264VAC  IO=18.4A

12.02V

效率(%)

80%

230VAC,   IO=18.4A

84.35

电压调整率

±1%

      170-264VAC,  IO=18.4A

0.083%

负载调整率

±1%

170-264VAC  IO=18.4A

0.58%

电压精度

±2%,

      170~264VAC  IO=18.4A

0.583%

动态响应

过冲幅度

peak-peak

10%-90%

230V

11.5-12.4V

25%-50%

230V

11.612.3V

50%-75%

230V

11.6-12.4V

恢复时间(μs)

10%-90%

230V

5MS

25%-50%

230V

5MS

50%-75%

230V

5MS

纹波与噪声(mV)

100mVp-p

170~264VAC  IO=18.4A

40mv







                                                                




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2018-10-25 16:22

2.效率测试

输入电压:230V

100%负载   输入功率:265W   输出电压:11.99V   输出电流:18.4A  效率:83.2%

75%负载     输入功率:196W   输出电压:12.01V   输出电流:13.8A  效率:84.5%

50%负载     输入功率:130.3W   输出电压:12.03V   输出电流:9.2A  效率:84.9%

25%负载     输入功率:66.8W   输出电压:12.06V   输出电流:4.7A  效率:84.8%

综合上述数据产品的平均效率:84.35%

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2018-10-25 16:34

3.电压调整率

电压调整率也叫线性调整率,是测量产品仅由输入电源的变化引起输出电压稳定偏差程度。

测试方法:a) 输入额定电压上限值,满负载,测量输出电压U0值并以此为标准值;

          b) 保持输出为负载,调整输入电压在允许最高及最低值,分别测量产品输出电压值U1U2并记入表中;

          c) 依照表中记录的数据,按公式计算电压调整率。

式中:μ — 电压调整率,%U — 输出电压测量值(U1U2相对于U0变化最大的值);U。— 输出电压标准值。

输入电压

输出电压(V

电压调整率μ

额定电压上限值

12V

0.00083

输出电压下限值

11.99

输出电压上限值

12



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2018-10-25 16:47

4. 负载调整率

 负载调整率是测量产品仅由输出负载的变化引起输出电压稳定偏差程度。

测试方法:a) 输入额定电压上限值,50%额定负载,测量产品的输出电压值并以此为标准值;

                b) 保持输入电压不变,在输出负载为5% 额定值及100% 额定值分别测量产品输出电压值U1U2记入表中;

                c) 依照表中记录的数据,按下列公式计算负载调整率。

式中:μ — 负载调整率,%U — 输出电压测量值(U1U2相对于U0变化最大的值);U。— 输出电压标准值。

 

输入电压

输出电压

负载调整率μ

U1

U0

U2

额定电压上限值

12.07

12V

11.99

0.058


 



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2018-10-25 23:50
@XHH9062
2.效率测试输入电压:230V100%负载  输入功率:265W  输出电压:11.99V  输出电流:18.4A 效率:83.2%75%负载    输入功率:196W  输出电压:12.01V  输出电流:13.8A 效率:84.5%50%负载    输入功率:130.3W  输出电压:12.03V  输出电流:9.2A 效率:84.9%25%负载    输入功率:66.8W  输出电压:12.06V  输出电流:4.7A 效率:84.8%综合上述数据产品的平均效率:84.35%
牛人啊,240w的,qr反激。这个用正激撸起来要减低许多,纹波和寿命和效率都要好很多
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2018-10-26 08:39
@xd285070
牛人啊,240w的,qr反激。这个用正激撸起来要减低许多,纹波和寿命和效率都要好很多

考虑到物料的通用性,前期方案评估就选择用这个方案来做,用正激做,是会好很多

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2018-10-26 10:02

5.电压精度测试计算

 电压精度是产品输入电压在全范围内变化,输出负载在最小负载和满载范围内变化时,输出电压偏离标准值的百分比。

测试方法:a)输入电压下限,负载在最小负载和满载之间变化时,测量输出电压相对U0变化最大的电压值U1

                b) 输入电压上限,负载在最小负载和满载之间变化时,测量输出电压相对U0变化最大的电压值U2

                c) 依照表中记录的数据,按下列公式计算产品的稳压精度。

式中:δ — 电压精度,%U。—规格书给定的输出电压值;U U1U2相对于U0变化最大的值。 

输入电压

输出电压

电压精度δ

U1

U2

输入电压下限值

12.07

12

0.00583

输入电压上限值

12.07

11.99

0.0066


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2018-10-26 10:33

6. 环路稳定性-负载动态响应法

      在常态工作下,输入额定电压及输入电压上、下限条件下,输出端负载分别从10%90%25%50%50%75%跃迁,用示波器观察输出端负载动态响应波形。图中,Thigh为大负载电流Ihigh的持续时间,Tlow小负载电流Ilow的持续时间,Ta为上升时间,Tb为下降时间。动态波形参数设定:Thigh=Tlow=5ms;负载电流上升斜率:Rise Slew Rate=Ihigh-Ilow/Ta=0.1A/µs;负载电流下降斜率:Fall Slew Rate=Ihigh-Ilow/Tb=0.1A/µs

实测波形,晚些时间上传,只测试额定电压的波形 




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2018-10-29 13:52
@XHH9062
6.环路稳定性-负载动态响应法     在常态工作下,输入额定电压及输入电压上、下限条件下,输出端负载分别从10%到90%、25%到50%、50%到75%跃迁,用示波器观察输出端负载动态响应波形。图中,Thigh为大负载电流Ihigh的持续时间,Tlow小负载电流Ilow的持续时间,Ta为上升时间,Tb为下降时间。动态波形参数设定:Thigh=Tlow=5ms;负载电流上升斜率:RiseSlewRate=(Ihigh-Ilow/Ta=0.1A/µs;负载电流下降斜率:FallSlewRate=(Ihigh-Ilow)/Tb=0.1A/µs。实测波形,晚些时间上传,只测试额定电压的波形[图片] 

动态响应实测图,如下

1.动态响应Uin= 230V  IO= 10%~90%)A


2.动态响应Uin= 230V  IO= (25%~50% A


3.动态响应Uin= 230V  IO= (50%~75% A

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2018-10-29 14:00

7.启动时间与保持时间、输入冲击电流实测波形

①启动时间(测试条件:Uin= 230V  IO=18.4 A

②保持时间(测试条件:Uin= 230V  IO=18.4 A

③输入冲击电流(测试条件: Uin= 230V  Io=18.4A

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2018-10-29 14:18

接下来会上传电应力与热应力测试数据,相关数据还在整理中,待后续上传

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2018-10-30 08:22

8.电压应力测试

8.1.电压应力测试主要元件清单

名称

型号

电压标称值

PWM开关管

9N50.

500V

肖特基二极管

MBR20100CT

100V

集成芯片

NCP1207AD

16V

嵌位二极管

MUR460

600V


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2018-10-30 08:35

8.2. PWM部分电压应力测试

测试条件:常温下,在输入电压范围的上限值和额定值与各种负载条件,测试各元件两端电压最大值

                           开关管Q1VDS数据  @25

负载条件

 264V输入电压

230 V输入电压

满载

空载

启动

满载

空载

Q1VDS

340V

366V

352V

286V

316V

降额度

0.68

0.732

0.704

0.572

0.632

判定依据

晶体管电压的降额度不大于0.8

结果判定

OK

OK

OK

OK

OK


                           开关管Q2VDS数据  @25

负载条件

  264V输入电压

 230 V输入电压

满载

空载

启动

满载

空载

Q2VDS

372V

366V

356V

366V

284V

降额度

0.744

0.732

0.712

0.732

0.568

判定依据

晶体管电压的降额度不大于0.8

结果判定

OK

OK

OK

OK

OK

 

                         嵌位二极管D1两端电压数据  @25

负载条件

  264V输入电压

 230 V输入电压

满载

空载

启动

满载

空载

D1两端电压

340V

348V

352V

302V

300V

降额度

0.566

0.58

0.586

0.503

0.5

判定依据

晶体管电压的降额度不大于0.8

结果判定

OK

OK

OK

OK

OK


                         嵌位二极管D2两端电压数据  @25

负载条件

  264V输入电压

230 V输入电压

满载

空载

启动

满载

空载

D2两端电压

326V

340V

352V

308V

306V

降额度

0.543

0.566

0.586

0.513

0.51

判定依据

晶体管电压的降额度不大于0.8

结果判定

OK

OK

OK

OK

OK

 

                      IC  VCC供电电压数据  @25

负载条件

  264V输入电压

满载

空载

启动

IC101供电电压

14.7V

11.8V

14.8V

降额度

0.918

0.73

0.925

结果判定

OK

OK

OK


 

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2018-10-30 11:00

8.3.实测波形(电压应力波形)

①PWM开关管波形

Q2VDS波形 Uin=264V 满载

Q2VDS波形 Uin=264V 空

Q2VDS波形 Uin=230V 满载

Q2VDS波形 Uin=230V 空

Q1VDS波形 Uin=264V 满载

Q1VDS波形 Uin=264V 空

Q1VDS波形 Uin=230V 满载

Q1VDS波形 Uin=230V 空




PWM开关管Q1Q2VDS同步波形 Uin=264V满载




Q2VDS波形 Uin=264V满载启动




Q1VDS波形 Uin=264V满载启动








 





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2018-10-30 11:25

②芯片(NCP1207A)VCC电压

VCC电压波形 Uin=264V 空载

VCC电压波形 Uin=264V 满载启动

VCC电压波形 Uin=264V 满载


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2018-10-30 11:32

③PWM钳位二极管实测波形

D2的电压波形 Uin=264V 空载

D2的电压波形 Uin=264V 满载

D2的电压波形 Uin=230V 满载


D2的电压波形 Uin=230V 空载

D1的电压波形 Uin=230V 空载

D1的电压波形 Uin=230V 满

D1的电压波形 Uin=264V 空载



D1的电压波形 Uin=264V 满载

D1的电压波形 Uin=264V 满载启动

D2的电压波形 Uin=264V 满载启动





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2018-10-30 11:36

④输入电解电容两端电压实测波形

电解电容C1两端电压波形 Uin=264V 满

电解电容C1两端电压波形 Uin=264V 空


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2018-11-01 10:39
@XHH9062
继续更新二.原理图[图片]
这个是反激电源+同步整流吗
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2018-11-01 10:48
@XHH9062
动态响应实测图,如下1.动态响应10%~90%)A[图片]2.动态响应%~50%)A[图片]3.动态响应%~75%)A[图片]
这个纹波很小啊
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2018-11-01 10:50
@XHH9062
④输入电解电容两端电压实测波形电解电容C1两端电压波形Uin=264V满载[图片]电解电容C1两端电压波形Uin=264V空载[图片]
版主你这个波形都是仿真出来吗
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2018-11-01 13:44
@lihui710884923
版主你这个波形都是仿真出来吗
实测的波形
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2018-11-02 13:47

8.4.次级部分,肖特基二极管电压应力测试

测试条件:常温下,在输入电压范围的上限值和额定值与各种负载条件,测试Q301两端电压最大值。

负载条件

 264 V输入电压

230  V输入电压

满载

空载

启动

满载

空载

Q301两端电压

39.6V

39.4V

42V

35.6V

35.8V

降额度

0.396

0.394

0.42

0.356

0.358

判定依据

晶体管电压的降额度不大于0.8

结果判定

OK

OK

OK

OK

OK



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2018-11-02 13:52
@XHH9062
8.4.次级部分,肖特基二极管电压应力测试测试条件:常温下,在输入电压范围的上限值和额定值与各种负载条件,测试Q301两端电压最大值。负载条件 264V输入电压230 V输入电压满载空载启动满载空载Q301两端电压39.6V39.4V42V35.6V35.8V降额度0.3960.3940.420.3560.358判定依据晶体管电压的降额度不大于0.8结果判定OKOKOKOKOK

实测波形

肖特基二极管Q301的电压波形Uin=264V 满载

肖特基二极管Q301的电压波形Uin=230V 满载

肖特基二极管Q301的电压波形Uin=264V 空载

肖特基二极管Q301的电压波形Uin=230V 空载

肖特基二极管Q301的电压波形Uin=264V 满载启动

 


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