一款24V10A高频DCDC电源开发过程分享

这次搞一个DC/DC的电源。24V输入24V10A输出的电源。磁性器件用平面变压器,频率暂定300KHz。拓扑采用正激。正在搞电路图,搞完上图。

芯片选用ISL6843。这个芯片和384X几乎一样,就是开关频率高些。38系列的开关频率只能达到500KHz,68系列的开关频率能达到2MH。

38系列框图

68系列框图

还是有些区别的,输出图腾,38系列用的三极管,68系列用的MOS管。PDF上的驱动能力是一样的,都是1A。这是原理图,以后会有改动,这是初始原理图。

分部解析原理图:

 启动电路利用MOS管启动,比电阻启动损耗小(应该是)。

欠压保护电路   当输入电压低于设定值时,比较器 LM393 的1脚输出低电平。三极管Q6导通,拉低主芯片ISL6843的1脚,芯片停止输出。

MOS管驱动电路    主芯片6脚位QD,驱动信号通过两组NPN,PNP三极管来驱动MOS管。

芯片供电电路:

芯片通过启动电路启动后,芯片的供电由正激电感上的绕组提供。这样可以提高效率。

过压保护电路。  当输出过压时,光耦工作,通过三极管拉低主芯片ISL3843的1脚,使芯片停止输出。

反馈电路   TL431提供基准电压,使用运放进行调整。

PCB搞起,封装画完了,

布局基本完成了。散热有点不好搞啊。

平面磁芯型号 FEE22X12X16

板子画完了

变压器计算

初级线圈的电压为V1,次级线圈的电压为V2。

输出电感计算,

板子到了,先欣赏一下吧

板子的贴片焊好了,不喜欢焊板子,我的脖子都僵了。

焊电流取样环的时候有点疑惑,电流取样环是正激接法还是反激接法呢?

苦逼的绕变压器啊,没有合适的铜箔,只能用剪刀剪铜皮,包黄胶带做绝缘,用尖嘴成型。

尖嘴成型比较难搞啊,变压器的出头用锡和焊盘连起来了,没办法动手能力有限啊。不过实验还是可以搞定的。

先给芯片加电,调整6843  4脚的电阻和电容,来改变频率。目标是300KHz。结果将近300KHz,还是比较理想的。

反馈测试:

给芯片6845外加12V电压,输出加直流电压,调整直流电压看6843的6脚波形变化,当电压升高到某一值时,6843 6脚无输出波形,此时输出加的直流电压即为正常工作时的输出电压。可以调整输出分压电阻来调整输出的电压。

当调整输出端加的电压,6843一直有输出时,说明没有加上反馈,需要仔细检查电路。    

调整好输出电压后,就可以给电源的输入加电了,进行下一步调试。

输入首次正常加电,有输出,挺高兴的。

测试MOS的DS波形时,发现好奇怪啊,这个波形我都没见过。大家赏析一下。。。

波形的顶部还震荡了。

今天上电发现我的板子冒烟了,发现辅助绕组整流管不能用4148(一开始手就近用的4148)。后来去库房拿了个1N60,把4148换下后一切这场。

波形好些了。开关管D-S波形。

小负载测试波形:

驱动波形

DS波形

驱动波形和DS波形合并

上点波形,现在带载能到5A了。我保存了0.5A 1A 3A 和5A时DS的波形。波形有些变化,关断尖峰随着电流增加而变大。

0.5A:MOS管 DS波形

1A:MOS管  DS波形

3A:MOS管DS波形

5A:MOS管DS波形

随着负载电流增加,波形的峰谷电压变高了,抛物线的波形也变窄了。MOS管关断时的尖峰大了,而且震荡也多了。这部分损耗应该挺大的。

这个是我调试的板子,把MOS管和整流管固定在了散热器上,这样 测波形也方便。

上几个尖峰的图片。

 0.5A尖峰

 3A尖峰

从示波器上看,0.5A时MOS管的尖峰几乎可以忽略,但是3A时的尖峰就比较大了,但减分的峰值没超过波形的峰值。

当负载加重后,大于5A,MOS管的尖峰就比较高了,MOS的尖峰比波形的峰谷还要高。

5A负载

7A负载

我给变压器做了一块散热器。先将铜柱安装在散热器上,然后将散热器压在平面变压器上,最后,铜锅PCB的三个孔将散热器压紧。

做好后大概就是这个样子:

更新完了原理图和PCB文件。

/upload/community/2019/12/02/1575250949-48919.zip

/upload/community/2019/12/02/1575250692-30820.zip

平面变压器:平面变压器与常规变压器相比,磁芯尺寸大幅度缩小,最大的区别在于铁芯及线圈绕组。平面变压器采用小尺寸的E型、RM型或环型铁氧体磁芯,通常是由高频功率铁氧体材料制成,在高频下有较低的磁芯损耗;绕组采用多层印刷电路板迭绕而成,绕组或铜片迭在平面的高频铁芯上构成变压器的磁回路。这种设计有低的直流铜阻、低的漏感和分布电容,可满足谐振电路的设计要求。而且由于磁芯良好的磁屏蔽,可抑制射频干扰。优点:功率密度高,效率高,漏感低,散热性好,成本低等绕组画在PCB上,这样就更好了,起码一致性高。

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  • 阳光帝国 2020-10-29 09:54
    对我很有帮助
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  • 文 水寿 2020-10-29 09:13
    图上的那种磁芯和铜箔那能买到到?
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  • Mryan 2020-08-19 08:53
    主回路变压器开气息么?初级电感量也不用计算么?
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  • 还是上次那回 2020-08-18 11:17
    文章中原理图和PCB文件资料可微信联系 电源网-fqd(dianyuan_fqd)
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