目前比较流行的低成本、超小占用空间方案设计基本都是采用PSR原边反馈反激式,通过原边反馈稳压省掉电压反馈环路(TL431和光耦)和较低的EMC辐射省掉Y电容,不仅省成本而且省空间,得到很多电源工程师采用。
下面结合实际来讲讲我对PSR原边反馈开关电源设计的“独特”方法——以实际为基础。
要求条件:
全电压输入,输出5V/1A,符合能源之星2之标准,符合IEC60950和EN55022安规及EMC标准。因充电器为了方便携带,一般都要求小体积,所以针对5W的开关电源充电器一般都采用体积较小的EFD-15和EPC13的变压器,此类变压器按常规计算方式可能会认为CORE太小,做不到,如果现在还有人这样认为,那你就OUT了。
磁芯以确定,下面就分别讲讲采用EFD15和EPC13的变压器设计5V/1A5W的电源变压器。
1.EFD15变压器设计
目前针对小变压器磁芯,特别是小公司基本都无从得知CORE的B/H曲线,因PSR线路对变压器漏感有所要求。
所以从对变压器作最小漏感设计入手:
已知输出电流为1A,5W功率较小,所以铜线的电流密度选8A/mm2,
次级铜线直径为:SQRT(1/8/3.14)*2=0.4mm。
通过测量或查询BOBBIN资料可以得知,EFD15的BOBBIN的幅宽为9.2mm。
因次级采用三重绝缘线,0.4mm的三重绝缘线实际直径为0.6mm。
为了减小漏感把次级线圈设计为1整层,次级杂数为:9.2/0.6mm=15.3Ts,取15Ts。
因IC内部一般内置VDS耐压600~650V的MOS,考虑到漏感尖峰,需留50~100V的应力电压余量,所以反射电压需控制在100V以内,
得:(Vout+VF)*n<100,即:n<100/(5+1),n<16.6,
取n=16.5,得初级匝数NP=15*16.5=247.5
取NP=248,代入上式验证,(Vout+VF)*(NP/NS)<100,
即(5+1)*(248/15)=99.2<100,成立。
确定NP=248Ts.
假设:初级248Ts在BOBBIN上采用分3层来绕,因多层绕线考虑到出线间隙和次层以上不均匀,需至少留1Ts余量(间隙)。
得:初级铜线可用外径为:9.2/(248/3+1)=0.109mm,对应的实际铜线直径为0.089mm,太小(小于0.1mm不易绕制),不可取。
假设:初级248Ts在BOBBIN上采用分4层来绕,初级铜线可用外径为:9.2/(248/4+1)=0.146mm,对应的铜线直径为0.126mm,实际可用铜线直径取0.12mm。
IC的VCC电压下限一般为10~12V,考虑到至少留3V余量,取VCC电压为15V左右,
得:NV=Vnv/(Vout+VF)*NS=15/(5+1)*15=37.5Ts,取38Ts。
因PSR采用NV线圈稳压,所以NV的漏感也需控制,仍然按整层设计,
得:NV线径=9.2/(38+1)=0.235mm,对应的铜线直径为0.215mm,实际可用铜线直径取0.2mm。也可采用0.1mm双线并饶。
到此,各线圈匝数就确定下来了。
绕完屏蔽后,保TAPE1层;
再绕初级,按以上计算的分4层绕制,完成后包TAPE1层;
为减小初次级间的分布电容对EMC的影响,再用0.1mm的线绕一层屏蔽,包TAPE1层;
再绕次级,包TAPE1层;
再绕反馈,包TAPE2层。
可能有人会说:怎么没有计算电感量?因前面说了,CORE的B/H不确定,所以得先从确定饱和AL值下手。
把变压器CORE中柱研磨一点,然后装上以上方式绕好的线圈装机,并用示波器检测Rsenes上的波形,见下图中R5。
输入AC90V/50Hz,慢慢加载,观察CORE有没有饱和,如果有饱和迹象,拆下再研磨……直到负载到1.1~1.2A刚好出现一点饱和迹象。(此波形需把波形放大到满屏观察最佳)
OK,拆下变压器测量电感量,此时所测得的电感量作为最大值依据,再根据厂商制造能力适当留+3%~+5%的误差范围和余量,如:测量为2mH,则取2-2*0.05=1.9mH,误差为+/-0.1mH。
现在再来验证以上参数变压器BOBBIN的绕线空间。
已知:E1和E2铜线直径为0.1mm,实际外径为0.12mm;
NP铜线直径为0.12mm,实际外径为0.14mm;
NS铜线直径为0.4mm,实际外径为0.6mm;
TAPE采用0.025mm厚的麦拉胶纸。
A.
NV若采用铜线直径为0.2mm,实际外径为0.22mm
线包单边厚度为:E1+TAPE+NP+TAPE+E2+TAPE+NS+TAPE+NV+TAPE
=0.12+0.025+0.14*4+0.025+0.12+0.025+0.6+0.025+0.22+0.025*2=1.77mm.
B.
NV若采用铜线直径为0.1mm双线并饶,实际外径为0.12mm
线包单边厚度为:E1+TAPE+NP+TAPE+E2+TAPE+NS+TAPE+NV+TAPE
=0.12+0.025+0.14*4+0.025+0.12+0.025+0.6+0.025+0.12+0.025*2=1.67mm.
测量或查EFD15的BOBBIN的单边槽深为2.0mm,所以以上2种方式绕制的变压器都可行。
2.EPC13的变压器设计
依然沿用以上设计方法,测量或查BOBBIN资料可得EPC13BOBBIN幅宽为6.8mm,
次级匝数为:6.8/0.6=11.3Ts,取11Ts.
初级匝数为:11*16.5=181.5Ts,取182Ts.
反馈匝数为:15/(5+1)*11=27.5Ts,取28Ts.
EPC13的绕线方式同EFD15,在这里就不再重复了。
上一篇:工业领域对UPS电源的应用要求
下一篇:工程师实战经验:PSR开关电源设计之EMC设计技巧
推荐阅读最新更新时间:2023-10-12 22:45
- 热门资源推荐
- 热门放大器推荐
Vishay线上图书馆
- 选型-汽车级表面贴装和通孔超快整流器
- 你知道吗?DC-LINK电容在高湿条件下具有高度稳定性
- microBUCK和microBRICK直流/直流稳压器解决方案
- SOP-4小型封装光伏MOSFET驱动器VOMDA1271
- 使用薄膜、大功率、背接触式电阻的优势
- SQJQ140E车规级N沟道40V MOSFET
- MathWorks 和 NXP 合作推出用于电池管理系统的 Model-Based Design Toolbox
- 意法半导体先进的电隔离栅极驱动器 STGAP3S为 IGBT 和 SiC MOSFET 提供灵活的保护功能
- 全新无隔膜固态锂电池技术问世:正负极距离小于0.000001米
- 东芝推出具有低导通电阻和高可靠性的适用于车载牵引逆变器的最新款1200 V SiC MOSFET
- 【“源”察秋毫系列】 下一代半导体氧化镓器件光电探测器应用与测试
- 采用自主设计封装,绝缘电阻显著提高!ROHM开发出更高电压xEV系统的SiC肖特基势垒二极管
- 艾迈斯欧司朗发布OSCONIQ® C 3030 LED:打造未来户外及体育场照明新标杆
- 氮化镓取代碳化硅?PI颠覆式1700V InnoMux2先来打个样
- 从隔离到三代半:一文看懂纳芯微的栅极驱动IC
- 免费送:英国Aim TTi 最新数字信号发生器和热销电流探头【社区重磅福利】
- 助力EEWorld 19成长计划,赢取精美好礼!
- 【免费申请】英飞凌PSoC 62S4 先锋套件 (CY8CKIT-062S4)
- 安世半导体&世平集团 Nexperia 在5G基础架构的应用 下载赢好礼!
- 有奖活动|泰克半导体材料与器件测试技术【热门应用篇】
- 新年测评活动!ST NUCLEO-H743ZI“佩奇”待测,快来申请年后第一波测评!
- 热烈庆祝坛友coyoo新书《FPGA设计实战演练》出版,参与讨论即有机会赢新书!
- 报名Keysight感恩月,天天抽示波器、直流电源、万用表……
- 新年芯币竞价第二期——开发板竞价
- 下载资料有好礼:超凡富士通存储器FRAM,安全、易写入、低功耗