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【龙腾原创】功放电源开发全过程

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hwx-555
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总工程师
  • 2014-3-10 09:34:28
         这段时间正好不忙,赶上参加21电源网的龙腾活动,于是找来一个案子,在这里分享下,旨在于相互学习,也让初入门者能模仿能复制的产品。
        以下为一款功放用开关电源,为单电源输出,市面上较常有用到双电源供电,下面方案可适当改下输出即可。20V4A常规输出,6.5A Peak,输出可控ON/OFF。再带5V1A的持续输出。见下:
         
        一,基本信息
        1,  首先,产品技术指标:
        1)20V4A输出,6.5A Peak,可用电平控制其输出的ON/OFF。
        2)5V1A,持续输出
        3)输入电压100-240V
        4)能效V
        5)纹波250mVp-p,噪声300mVp-p。
        6)Standby,STBY <5V,控制20V输出 OFF/ON
        7)CQC认证
        其它要求略过,以下有涉汲的再作说明
        2,  分析产品特点,确定方案
        1)  基于有峰值输出要求到20V6.5A,约120W,另5V1A为独立输出,选用反激类芯片做此方案。
        2)  STBY功能控制端与输出端共用单排插PIN,所以决定用光耦隔离,控制20V4A这路(以下称主功率线路)的供电来实现其输出的ON/OFF,其供电由5V1A这部份线路来提供。
        3)  其本确定后,选用IC方案组合、这里选用OB的OB2201T和OB2334AP组成线路拓扑。
        4)  线路图:
        

        
        

        

        

        

        

        

        

        

本帖最后由 hwx-555 于 2015-11-12 16:36 编辑

收藏收藏9
huhushuai
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高级工程师
  • 2014-3-10 09:36:56
 
很喜欢这种实例讲解,收获很大。
hwx-555
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总工程师
  • 2014-3-10 09:51:37
 
上来这里推扒一扒,按开发部骤把所有资料贴上,后面会有元器件参数和变压器等资料。旨在可复制。
lianglpk
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初级工程师
  • 2014-3-10 10:04:36
 
这个想法好!
我也在做音频功放。先问个问题,楼主的电源纹波那么大,音频信号多大?想让音箱下雪的节骤吗?
hwx-555
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总工程师
  • 2014-3-10 10:33:01
 
呵呵,纹波建议采用了当然客户并没有给出太多要求,做完我再贴上纹波数据。
你们又是怎样要求纹波的?
cx123
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高级工程师
  • 2014-3-10 10:33:49
 
音频对电源要求很高吧 楼主可否贴出来这款的纹波看一下
hwx-555
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总工程师
  • 2014-3-10 10:41:58
 
音频对纹波要求确实很高,一般用传统变压器供电,现用开关电源做,纹波确实是一重点。纹波数据和实测图片要稍后了。
lianglpk
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初级工程师
  • 2014-3-10 13:43:37
 
我这个用传统变压器加大电容的,6个10000UF,正负80V,功率300W
hwx-555
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总工程师
  • 2014-3-10 13:57:49
 
那么这个传统的电源输出纹波是多少?
lianglpk
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初级工程师
  • 2014-3-11 15:00:35
 
80MV以下。
hwx-555
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总工程师
  • 2014-3-11 18:54:57
 
做到80mV以下,很不错,当然是滤波电容够大。
Ken_MBI
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副总工程师
  • 2014-3-23 22:46:02
 
起动时间多少?
hwx-555
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总工程师
  • 2014-3-24 08:28:04
 
低压少于1S,
面包
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助理工程师
  • 2014-3-20 16:32:36
 
学习中
huhushuai
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高级工程师
  • 2014-3-24 09:17:05
 
同样是来学习的。
east_14
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高级工程师
  • 2014-3-10 13:58:02
 
纹波250mVp-p,噪声300mVp-p 纹波和噪声有什么区别 怎样区分 我们这边的东西都是 纹波&噪声 300mVp-p 一直对这个不理解
hwx-555
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总工程师
  • 2014-3-10 14:01:52
 
纹波和噪声是两项指标,你们的只是把两项要求并在一起标数值。测试频率不同
zhojianjin
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高级工程师
  • 2014-3-10 22:30:31
 
很少分开来测的吧
hwx-555
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总工程师
  • 2014-3-11 08:07:19
 
本来是两个指标,不分开来怎么测试
east_14
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高级工程师
  • 2014-3-12 06:18:22
 
他们的测试频率是多少?
hwx-555
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总工程师
  • 2014-3-12 08:20:42
 
纹波把示波器带宽设为20KHz,噪声设为全带宽测试。
hwx-555
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总工程师
  • 2014-3-12 08:21:31
 
更正下上面,是20MHz
hwx-555
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总工程师
  • 2014-3-12 16:37:11
 
细分下问题,纹波和噪声产生的原因,以下是摘录,希望能帮助理解。




开关电源输出的不是纯正的直流电压,里面有些交流成分,这就是纹波和噪声造成的。纹波是输出直流电压的波动,与开关电源的开关动作有关。每一个开、关过程,电能从输入端被“泵到”输出端,形成一个充电和放电的过程,从而造成输出电压的波动,波动频率与开关的频率相同。纹波电压是纹波的波峰与波谷之间的峰峰值,其大小与开关电源的输入电容和输出电容的容量及品质有关。







噪声的产生原因有两种,一种是开关电源自身产生的;另一种是外界电磁场的干扰(EMI),它能通过辐射进入开关电源或者通过电源线输入开关电源。







开关电源自身产生的噪声是一种高频的脉冲串,由发生在开关导通与截止瞬间产生的尖脉冲所造成,也称为开关噪声。噪声脉冲串的频率比开关频率高得多,噪声电压是其峰峰值。噪声电压的振幅很大程度上与开关电源的拓扑、电路中的寄生状态及PCB的设计有关。



Ken_MBI
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副总工程师
  • 2014-3-10 23:04:25
 
占座学习中
huhushuai
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高级工程师
  • 2014-3-27 19:29:52
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楼主讲的很详细,很好。
hwx-555
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总工程师
  • 2014-3-27 19:43:12
  • 倒数7
 
我倒认为大家挑点错或提点问题讨论下更有帮助。
hwx-555
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总工程师
  • 2014-3-11 08:11:53
 
二,装机调试 1,装板、元件相关








lianglpk
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初级工程师
  • 2014-3-11 15:01:19
 
支持楼主,等你的测试结果!
hwx-555
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总工程师
  • 2014-3-11 15:13:39
 
变压器计算:





hwx-555
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总工程师
  • 2014-3-11 17:46:34
 
晚上补充下;上面是计算表值,占空比取0.49,K取0.8,以让低压时工作在连续模式,昂宝这颗?IC正好是高压为QR,低压则工作在连续模式。之前在用600V还是用650V的MOS纠结中,为配合输出二极管的耐,这里把反射电压稍提高了点,用650V的10N65,D用150V的10A150.
中间部份不知太家发现没有,有个Isart,这个是启动时流过MOS的电流。
主变压器基本出来
ipod5566
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高级工程师
  • 2014-3-12 09:09:01
 
有图有真相,楼主图文并茂,谢谢分享。
hwx-555
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总工程师
  • 2014-3-12 13:26:16
 
变压器,MOS,D,启动时的电流公式汇总如:
Vdcmax=Vacmax*1.4
Vdcmin=Vacmin*1.1

Vdcmin*D=Vor*(1-D)
For=Vdcmin*(D/(1-D))
Ipk=Pin/(Vdcmin*D)+ΔI/2

ΔI=K*(2*Pin)/(Vdcmin*D)
Lp=Vdcmin*D/(ΔI*f)
Np=Lp*Ipk/(Ae*Bm)
Np/NS=For/(Vout+VD)
Ns1=Np*(Vout1+VD1)/For
Ns2=Np*(Vout2+VD2)/For
Ns3=Np*(Vout3+VD3)/For

Nf=Np*(Vf+VDF)/For
lg=0.4*3.14*Np2*Ae/(Lp*1000000)

Isart=Np*Bsart*Ae/Lm

huhushuai
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高级工程师
  • 2014-3-25 20:12:49
  • 倒数10
 
介绍的很详细,很好。
hwx-555
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总工程师
  • 2014-3-26 08:12:20
  • 倒数9
 
也希望大家将不足之处给于指正。
hwx-555
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总工程师
  • 2014-3-13 08:38:22
 
两款变压器参数:
PQ3220







EE16




hwx-555
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总工程师
  • 2014-3-15 11:59:51
 
说下线路主要元件及结构:
1,输入两级共模,实际调试后只用了一个UU16的共模电感,两边各50T,整流后滤波 电容150uF,以每W 2uF选择,另分一路到下面的小电源,中串接了颗磁珠,由于走较长,且为与主电源尽量少的干扰,在近OB2234位置加了颗4.7uF/400V的电解。
2,变压器,主电源PQ3220,规格有点大,原来考虑用PQ2625,担心后其在V级能效里有难度,直接上大变压器了(当然也打样了一款PQ2630的磁芯,可异没能找到BOBBIN,不知有没有朋友用过些款BOBBIN,可提供下厂商,在做小体积高度较高的产品时挺好的)。
5V1A的电源用EE16变压器,基本设置好后装样没花什么精力去调就OK了,感量在3mH,如上变压器图,单5V1A的带载效率约72%左右,一般般吧。
3,DC整流,先用10A150V的超快管两颗并联,发现一颗热一颗温温的,没办法,并管就是这样,总有一挑得重,一个偷懒,后用一颗20A150V的超快管。
4,STBY线路装上也其本工作,只是在OB2201的供电上稍调了下,供电电容有点小时,切换工作不是很稳,后稍加大就好了。
5,主电源环路,花了一天调试,具体不好描述,主要是算好Rb电阻,取样电阻相关阻值,然后调RC,加大减少,在低压最大载时调,调完再验证全电压宽范围是否稳定,主要看VDS波形,还有听变压器声音,如VDS波形不稳、变压器叫声大都表示环路不稳。没办法,没有测环路的分析仪,什么相位、带宽等等都浮云了。
6,RDC,照顾MOS的耐压的0.85左右,RDC适当吸收,以最高输入电压看。用的是快恢复管。
周六休息,准备出去走走,就到这里,后面会上一此测试数据和波形。
hwx-555
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  • 2014-3-17 16:13:52
 
今天测了些图,供参考下:
低压纹波,高压较低就不上了。







暂隐图片
hwx-555
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  • 2014-3-17 16:17:21
 
MOS的VDS:








暂隐图片








输出D的波形:






暂隐图片
hwx-555
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  • 2014-3-17 16:19:53
 
还有一些杂图等
另问版主,回贴时为什么传了图后不能再进行文字输入?还是我的浏览器有问题?













hwx-555
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  • 2014-3-18 10:19:54
 
把贴发完,尽有始有终。
数据来了:







暂隐图片
hwx-555
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  • 2014-3-18 10:20:50
 






暂隐图片




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  • 2014-3-18 10:22:05
 


暂隐图片


hwx-555
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  • 2014-3-18 10:23:15
 
暂隐图片









lianglpk
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初级工程师
  • 2014-3-20 16:29:29
 
楼主做得不错,支持!
效率还有提升空间,纹波有点大哦,进到音频信号里,送到音箱,出来什么效果啊?
hwx-555
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总工程师
  • 2014-3-20 16:59:17
 
效率确实觉得不是很满足,有没有什么建议
huhushuai
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高级工程师
  • 2014-3-29 14:52:30
  • 倒数6
 
板子做的很漂亮!
zjdsll
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高级工程师
  • 2016-8-7 18:30:36
  • 倒数5
 
怎么没有电路图啊
yuchuan
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高级工程师
  • 2016-8-11 12:28:43
  • 倒数4
 
没看到原理图噢!
hwx-555
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总工程师
  • 2016-8-11 13:59:34
  • 倒数3
 
部份资料后面提供,有些涉及到公司产品图片。当时的略忽。
yuchuan
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高级工程师
  • 2016-8-25 13:47:26
  • 倒数2
 
期待中!
studyplacefor
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助理工程师
最新回复
  • 2023-7-7 12:09:04
  • 倒数1
 
期待中。。。。

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