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60W Flyback CCM design

60W Flyback CCM design

 

Input:

    输入电压范围: 85Vac~265Vac

   正常输入电压: Vin=220Vac

    输入频率范围: 47Hz~63Hz

    Normal input frequency: 50Hz

Output:

    输出: Vo=12V  Io=5A

Other:

    开关频率: Fs=100Khz

    Output diode forward voltage: Vf=1V

    Effiency:   Eff≥75%

    Maximum cycle duty: Dmax=0.48

    Delta B value:   delta B=0.22T

    Reflection voltage: Vor=110V

    Line regulation ratio: a=±0.5%

    Load regulation ratio: b=±0.5%

 

Output power:   Po=(Vo+Vf)*Io=1=13V*5A=65W

Input power:     Pin=Po/eff=65W/0.75=86.667W

Minimum bus input voltage: Vbusmin=1.414*Vinmin-20Vdc=1.414*85V-20V=100.208V

Maximum primary current: Ipmax=Pin/Vbusmin=86.667W/100.208V=0.865A

Primary CCM low peak current:  Ippk2=Ipmax/2*Dmax=0.865A/2*0.48=0.901A

Primary CCM high peak current: Ippk1=3Ippk2=3*0.901=2.703A

Primary induction:   Lp=Vbusmin*Dmax/(Fs*(Ippk1-Ippk2))=267uH

Choose Core:    AP=[(Lp*Ipmax^2*10^4)/(450*Bmax*Ko)]^1.143=457mm^4

计算到这边,就是要开始选core了,根据AP来选的话,EFD15的AP为470mm^4

然而看了一份core的datasheet发现EFD15做不了60W的功率,那么应该如何选择这个core呢?

 

 

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2011-06-14 09:13

我有几个看法与你的计算过程不一致,请参考:

1,你的效率似乎没有把二极管的损耗考虑进去,所以后来又把二极管的压降计算进去了?我们通常所说的效率是用最终输出功率除以最初输入的功率。当然,这个问题不会对设计造成大的影响。

2,最大占空比和反射电压,只能人为的指定一个。因为最大占空比,输入电压、反射电压,这三个参数,只要确定了其中的两个,那么第三个也就确定了。

3,最最关键的地方来了,看看我原来的帖子,按照相关参数的单位,最终计算出来的AP值应该是cm4单位。如果要换算成mm4那么要乘以10000,而不是1000。也就是说,按照你这里的参数带入,似乎应该是0.62cm4或6200mm4才对呀。

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sxjnice
LV.8
3
2011-06-14 18:37
@让你记得我的好
我有几个看法与你的计算过程不一致,请参考:1,你的效率似乎没有把二极管的损耗考虑进去,所以后来又把二极管的压降计算进去了?我们通常所说的效率是用最终输出功率除以最初输入的功率。当然,这个问题不会对设计造成大的影响。2,最大占空比和反射电压,只能人为的指定一个。因为最大占空比,输入电压、反射电压,这三个参数,只要确定了其中的两个,那么第三个也就确定了。3,最最关键的地方来了,看看我原来的帖子,按照相关参数的单位,最终计算出来的AP值应该是cm4单位。如果要换算成mm4那么要乘以10000,而不是1000。也就是说,按照你这里的参数带入,似乎应该是0.62cm4或6200mm4才对呀。

非常感谢老师的知道,我还是有如下问题不是太清楚

1)关于效率,我在计算输入功率时有将二极管损耗考虑进来,不过您说的也对,效率本来就是指输出的功率比输入 的功率,而这个输出的功率是不计算二极管损耗的,但是我觉得这个效率的计算不是太好把握,从公式上来看,应该是算变压器的输出功率和输入功率的比值,而变压器的效率又不知道,对于这个,是不是说我们在计算输入功率时,只要用输出功率(不包括二极管损耗)除以整机的效率(即使这样,我觉得还是不够精确,因为除下来应该是AC输入的功率,而不是DC BUS上的功率,这个忽略了整流桥前得损耗)

2)关于Dmax,Vmin,Vor三个参数,这三个参数中,Umin是已知的,而Dmax和Vor存在如下关系:Dmax=Vor/(Vor+Vmin),只要确定一个就可以确定另一个,问题也来了,就是我们在计算DC Bus上的最低电压时,往往会这样计算:Vmin=Vacmin*1.414-20V,那么我们这个Vor公式中的Vmin是按照减20V后的计算吗?还是不需要减20V的呢?

3)关于AP,我的换算是对的,但是没有写出过程,呵呵……这个坏习惯一定得改掉了,经过比较,我发现我计算的问题在哪里了,就是公式中的Ipmax,这个值按照推算应该取得是最大的峰值,也就是以上计算过程中的Ippk1,而不是Ipmax(Ipmax=Pin/Vmin),是这样的吗?这个是不是有什么学问在里面的,不是太理解这个公式,呵呵……

4)就是第二点提到的关于DC Bus最低电压的计算,为什么要用Vacmin*1.414-20V呢,这个是怎么来的呢?当然我知道,我们的Bus电容容量是有限的,也不会放的很大,是的BUS电压抬的很高,但是我还是想确定这个20V的依据,可不可以是10V或者30V呢?这个20V的电压越高,那么电容的容量就可以越小,不过这样纹波电压也就越大了啊,那么我们选择20V是比较折中吗?

以上还期待老师的指教,不甚感激。

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2011-06-15 10:11
@sxjnice
非常感谢老师的知道,我还是有如下问题不是太清楚1)关于效率,我在计算输入功率时有将二极管损耗考虑进来,不过您说的也对,效率本来就是指输出的功率比输入的功率,而这个输出的功率是不计算二极管损耗的,但是我觉得这个效率的计算不是太好把握,从公式上来看,应该是算变压器的输出功率和输入功率的比值,而变压器的效率又不知道,对于这个,是不是说我们在计算输入功率时,只要用输出功率(不包括二极管损耗)除以整机的效率(即使这样,我觉得还是不够精确,因为除下来应该是AC输入的功率,而不是DCBUS上的功率,这个忽略了整流桥前得损耗)2)关于Dmax,Vmin,Vor三个参数,这三个参数中,Umin是已知的,而Dmax和Vor存在如下关系:Dmax=Vor/(Vor+Vmin),只要确定一个就可以确定另一个,问题也来了,就是我们在计算DCBus上的最低电压时,往往会这样计算:Vmin=Vacmin*1.414-20V,那么我们这个Vor公式中的Vmin是按照减20V后的计算吗?还是不需要减20V的呢?3)关于AP,我的换算是对的,但是没有写出过程,呵呵……这个坏习惯一定得改掉了,经过比较,我发现我计算的问题在哪里了,就是公式中的Ipmax,这个值按照推算应该取得是最大的峰值,也就是以上计算过程中的Ippk1,而不是Ipmax(Ipmax=Pin/Vmin),是这样的吗?这个是不是有什么学问在里面的,不是太理解这个公式,呵呵……4)就是第二点提到的关于DCBus最低电压的计算,为什么要用Vacmin*1.414-20V呢,这个是怎么来的呢?当然我知道,我们的Bus电容容量是有限的,也不会放的很大,是的BUS电压抬的很高,但是我还是想确定这个20V的依据,可不可以是10V或者30V呢?这个20V的电压越高,那么电容的容量就可以越小,不过这样纹波电压也就越大了啊,那么我们选择20V是比较折中吗?以上还期待老师的指教,不甚感激。

1,效率是估算的,很多时候是凭经验。所以不用太精确。

2,Vmin的参数全部按照实际使用中可能出现的最低电压来设计。就是我们通常所用的Vacmin×1.414-20V。

3,AP法公式中用的Ip,是变压器中可能出现的最大工作电流峰值。CCM时就是梯形的电流波形的后沿高度。我认为你的AP法的换算还是有点问题。。。。。。因为答案差了一个数量级。

4,凭经验来的。通常我们会考虑电容上的纹波电压大小。纹波太大,电容寿命短,输入电压波动太大,也会影响电源的稳定性。如果纹波要小,那么电容体积又会大。这是个折中的选择。

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zvszcs
LV.12
5
2011-06-15 10:56
@让你记得我的好
1,效率是估算的,很多时候是凭经验。所以不用太精确。2,Vmin的参数全部按照实际使用中可能出现的最低电压来设计。就是我们通常所用的Vacmin×1.414-20V。3,AP法公式中用的Ip,是变压器中可能出现的最大工作电流峰值。CCM时就是梯形的电流波形的后沿高度。我认为你的AP法的换算还是有点问题。。。。。。因为答案差了一个数量级。4,凭经验来的。通常我们会考虑电容上的纹波电压大小。纹波太大,电容寿命短,输入电压波动太大,也会影响电源的稳定性。如果纹波要小,那么电容体积又会大。这是个折中的选择。
 分析的好
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LV.1
6
2011-06-15 13:04
@zvszcs
 分析的好
好版辛苦了。。
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