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原创 第十期产品组

紧跟行业趋势,一款无P单电压输入12V30A LLC方案产品(支持10万uF容性负载)

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钜微电源-小罗
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  • 2019-2-15 14:44:41
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       时光飞逝,岁月如梭,用这话谚语形容18年再贴切不过了,展望18年,想必有辛酸,有汗水,也赢得了收获。新的一年悄悄来临,不管愿不愿意,19年已经过去2个月,接下该是撸起袖子好好干了。新年刚过,心中更多是对未来的美好规划和憧憬,今天借助21电源网平台也预祝各位电源界同行19年都能身体健康,工作顺利,阖家幸福!!!              
       其实第十期DIY 原创活动早在去年11月就开始,我这算是搭上个末班车,希望能够赶得上。一直想来参加,刚好年底也比较忙。今天就把最近设计的一款产品分享出来,大家一起讨论,希望得到各位同行的意见和建议。共同成长!!!
       好了,言归正传。此次的参帖产品为一款无PFC 单电压输入(90-132Vac  180-264Vac)输出12V 30A的LLC方案产品,主要设计背景是目前市场上日益增长的户外亮化需求,灯箱以及灯条灯带的驱动。功率300W 400W  输出12V和24V居多,由于市场因素原因,此类产品对成本要求很严苛,很多都是无PFC设计,目前普遍方案都是494半桥和正激,但这两类案例的效率相对于LLC来说,都有一定的差距,想要实现自冷设计很难,且成本优势就不明显。而LLC由于其较高的效率和良好的EMI特性,在目前的方案选择和产品设计上越来越被首选。
        此次帖子内容包括:IC资料简介,原理图,PCB,计算表格Mathcad,关键点波形,测试报告等
        
本人是个格式控,为了让大家能够一目了然明白产品信息,所以下面的内容还是按照之前的几个帖子格式发帖
        输入:90-132Vac   180-264Vac(倍压输入方式,拨码开关切换)
        输出:12V 30A 同步整流  目标效率92+%

        亮点:单面PCB,标准铝壳,自冷式设计,支持10万uF容性负载启动(启动时间100mS内)
        产品用途:户外灯箱  灯条灯带以及无PFC要求驱动场合
        方案:日本新电元 MCZ5211ST+同步TEA1995T(NXP)
        技术探讨QQ:258086935   1 LLC 技术讨论群: 485492159
IC特点:MCZ5211ST
1.   搭载耐600V高圧的自启动端子,实现无损耗启动。NEW

2.   配备高信赖度的600V 耐压门极驱动器,可完成高边 MOSFET 直接驱动。
3.   配备LLC 换流器所需要的各种保护功能。(过电流、定时锁存、不足电压、过热保护)
4.   配备共振电流正负方向直接检测的电流保护功能。
5.   配备共振电流正负方向直接检测的共振偏离保护功能。
6.   通过Vc1 耐圧 35V 可应对宽范围的输入电压。  ( Vc2 UVLO 10V/7.5V typ. )
7.   内含MOSFET 驱动电源调整器(Vc2),能够实现稳定驱动。
8.   配备独立的高边・低边门输出低电压保护功能(UVLO)。
9.   配备MOSFET  di/dt 降压软启动功能。
10. 配备Brown Out 等低输入电压动作时的动作中止安全保护功能。
11. 配备应对峰值负荷的频率过电流保护功能(OCP2)的输入电压修正功能,能够通过输入电压减少过电流保护动作开始时的依赖性,降低过负荷压力。 NEW
12. 通过切换OCP2 动作时的定时充电电流的两个不同级别,实现数100ms峰值负荷时的稳定动作与过大峰值负荷时的安全保护。
13. 配备主备功能,有效改善轻负荷时的设备效率。
14. 配备高效率突发功能,有效改善待机负荷时的设备效率。
15. 配备依靠外部信号的瞬间锁存停止功能(SST 端子)。
16. 配备Vc1 OVP 功能(瞬间锁存停止)。NEW
17. 通过适用高频率化的控制稳态工作500kHz动作。NEW


12V 30A原理图:

PCB截图:


产品外形:


接10万UF容性负载满载启动:



满载启动:



底层PCB:



10万UF容性负载(45个2200uf)



10万UF容性负载(45个2200uf)




空载@Vin 180Vac(4mS).png (46.72 KB, 下载次数: 122)

空载@Vin 180Vac(4mS)

空载@Vin 180Vac(4mS)

空载@Vin 180Vac(4uS).png (55.62 KB, 下载次数: 126)

空载@Vin 180Vac(4uS)

空载@Vin 180Vac(4uS)

满载@Vin 180Vac(4mS).png (61.35 KB, 下载次数: 126)

满载@Vin 180Vac(4mS)

满载@Vin 180Vac(4mS)

满载@Vin 180Vac(8uS).png (53.03 KB, 下载次数: 121)

满载@Vin 180Vac(8uS)

满载@Vin 180Vac(8uS)

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空载@Vin 220Vac(4mS)

空载@Vin 220Vac(4mS)

空载@Vin 220Vac(4uS).png (57.63 KB, 下载次数: 113)

空载@Vin 220Vac空载(4uS)

空载@Vin 220Vac空载(4uS)

满载@Vin 220Vac(4mS).png (55.99 KB, 下载次数: 113)

满载@Vin 220Vac(4mS)

满载@Vin 220Vac(4mS)

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javascript:;满载@Vin 220Vac(4uS)

javascript:;满载@Vin 220Vac(4uS)

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空载@Vin 264Vac(4mS)

空载@Vin 264Vac(4mS)

空载@Vin 264Vac(4uS).png (59.91 KB, 下载次数: 118)

空载@Vin 264Vac(4uS)

空载@Vin 264Vac(4uS)

满载@Vin 264Vac(4mS).png (53.5 KB, 下载次数: 114)

满载@Vin 264Vac(4mS)

满载@Vin 264Vac(4mS)

满载@Vin 264Vac(4uS).png (51.36 KB, 下载次数: 109)

满载@Vin 264Vac(4uS)

满载@Vin 264Vac(4uS)

原理图截图.png (136.47 KB, 下载次数: 132)

原理图截图

原理图截图

AC 90V 输入测试.JPG (218.33 KB, 下载次数: 126)

AC 90V 输入测试

AC 90V 输入测试

AC 115V 输入测试.jpg (211.35 KB, 下载次数: 134)

AC 115V 输入测试

AC 115V 输入测试

AC 132V 输入测试.jpg (231.35 KB, 下载次数: 105)

AC 132V 输入测试

AC 132V 输入测试

AC 180V 输入测试.jpg (223.48 KB, 下载次数: 116)

AC 180V 输入测试

AC 180V 输入测试

AC 230V 输入测试.jpg (225 KB, 下载次数: 108)

AC 230V 输入测试

AC 230V 输入测试

AC 264V 输入测试.jpg (224.95 KB, 下载次数: 110)

AC 264V 输入测试

AC 264V 输入测试

MCZ5211ST应用手册(中文版).pdf

3.07 MB, 下载次数: 127, 下载积分: 财富 -2

LLC芯片手册

TEA1995T.pdf

190.02 KB, 下载次数: 51, 下载积分: 财富 -2

同步芯片手册

MCZ5211-360W-12V30A.pdf

191.44 KB, 下载次数: 171, 下载积分: 财富 -2

原理图

LLC变压器計算表格 12V 30A.xls

225.5 KB, 下载次数: 273, 下载积分: 财富 -2

变压器验算表格

收藏收藏21
long609689209
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  • 2019-2-15 14:55:42
 
占楼听课
钜微电源-小罗
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副总工程师
  • 2019-2-15 17:26:49
 
感谢支持
long609689209
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副总工程师
  • 2019-2-19 14:17:40
 
罗工,你的计算表格怎么是php后缀,不是excel格式的吗?,下来以后打不开呀
钜微电源-小罗
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副总工程师
  • 2019-2-20 10:24:44
 
是EXCEL文件的啊,难道我这边用的是WPS,版本问题吗?你再试试看下  不行的话  我转个低版本的再上传
long609689209
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副总工程师
  • 2019-2-21 14:10:56
 
很奇怪,不知道为什么我下载下来的文件是  forum.php。换了浏览器也是这个文件,大家下载的不是这样的吗
双极晶体管
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  • 2019-2-22 08:30:45
 
文件后缀名php改成xls
long609689209
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  • 2019-2-22 09:04:09
 
感谢,已经可以了
windlei
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  • 2019-2-15 15:06:36
 
占楼听课
钜微电源-小罗
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  • 2019-2-15 17:27:26
 
感谢支持
wanghuailin
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  • 2019-2-15 15:11:09
 
占座,听课
钜微电源-小罗
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  • 2019-2-15 17:27:48
 
感谢支持
xiyang186
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助理工程师
  • 2019-2-15 15:19:31
 
罗总:威武
占楼听课...
z443233785
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副总工程师
  • 2019-2-15 15:52:32
 
罗总:威武
占楼听课...
板子很宽裕啊。。羡慕哦
压敏放X电容前面好点。。。
钜微电源-小罗
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副总工程师
  • 2019-2-15 16:02:34
 
嗯  标准外壳的板子,双面PCB很贵  所以选用的单面板来设计
好的  压敏放前面  多谢指点
thjn2130790
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高级工程师
  • 2021-9-15 04:12:45
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你是什么时候做的板子,现在双面的比单面的便宜哦。
钜微电源-小罗
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  • 2019-2-15 17:26:06
 
感谢支持
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超级版主
  • 2019-2-15 16:00:37
 
听课听课

jiangshizp
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  • 2019-2-15 16:04:44
 
占位听课
钜微电源-小罗
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  • 2019-2-15 17:25:06
 
感谢支持
zzzjt
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  • 2019-2-15 18:33:29
 
罗工,你的输出电压可调吗?如果输出12~14V可调的话,180V输入14V满载输出时的频率和264V输入12V满载输出两个频率会不会偏差的太多?
钜微电源-小罗
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  • 2019-2-18 09:32:25
 
输出12-14V可调有试过,在180V的时候,14V会比12V时会低20K左右,这里主要考虑就是低压下的影响,高压264V的话,没多大问题的
zzzjt
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  • 2019-2-18 13:47:30
 
频率变化不大啊,罗工你的k值取到多少了?还有原理图上的谐振电容是473,低压180V的时候90k的工作频率能出的来360W?
钜微电源-小罗
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  • 2019-2-18 14:03:27
 
低压下12V调到14V 变化了20多K呢,也还算挺大的啊。高压264频率也会变的,只不过那影响不大,最主要还是低压下的影响。谐振电容目前是473,出功率没问题的  K值是5.6,这是变压器的验算excel表格  Mathcad的我编译好也会发出来,目前备注还没写



QQ截图20190218134857.png (74.76 KB, 下载次数: 111)

EXCEL表格

EXCEL表格
zzzjt
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  • 2019-2-18 14:41:12
 
罗工,你的EXCLE表格可以发一下过来参考参考吗?
钜微电源-小罗
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  • 2019-2-18 17:19:05
 
好的,我放一楼吧  方便大家下载参考讨论
垦丁太鲁阁
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  • 2019-2-27 17:42:05
 
这个输出参数,最大的难点还是在主变压器副边绕组的绕制,30A的输出如果用多股的漆包线,加工难度太大,变压器的Pin脚需要特殊处理不说,挂脚就很难实现。副边绕组应该是用了铜皮,裁剪好后做下绝缘处理,最后用粗的铜线引出,再挂到变压器脚上。目前为止低压大电流的变压器副边,好像也没有太多好的办法,不知道大家有没有好的方法可以分享,最好是低成本、好加工。
钜微电源-小罗
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  • 2019-3-4 09:30:33
 
是的,有用多股线和铜箔的变压器做对比,铜箔的温升和效率表现的好些,但是加工难度和成本更高些。
MaiLANG
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  • 2019-2-15 21:01:50
 
楼主能发个PDF的原理图吗,1楼截图看不清
钜微电源-小罗
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  • 2019-2-18 09:25:06
 
好的   我发1楼
钜微电源-小罗
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  • 2019-2-18 14:09:01
 
申请的锐骏的低压MOS到了,下午换上测试看看效率相差多少。之前用的新洁能的60V 200A 内阻2.1Mr  效率最高点91.79%,离92%+还得继续优化
锐骏的60V 200A 内阻2.8Mr,效率又得低了,没办法,成本啊成本

效率.png (17.49 KB, 下载次数: 118)

效率

效率
cavim
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  • 2019-2-19 10:29:25
 
很影响啊!
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  • 2019-2-25 20:19:45
 
锐骏的管子测试,低了一个多点的效率。多了6W多

锐骏RU6199 60V200A.png (125.68 KB, 下载次数: 107)

锐骏RU6199 60V200A.png

新洁能NCEP60T20A 60V 200A.png (151.48 KB, 下载次数: 112)

新洁能NCEP60T20A 60V 200A.png
钜微电源-小罗
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  • 2019-2-25 20:40:14
 
今天有事,接好线,开始测试温升

同步芯片 LLC芯片 温升测试.png (526.5 KB, 下载次数: 120)

同步芯片及LLC芯片

同步芯片及LLC芯片

LLC MOS及谐振电感.png (480.61 KB, 下载次数: 124)

LLC MOS及谐振电感

LLC MOS及谐振电感

主变压器磁芯及次级同步MOS.png (479.12 KB, 下载次数: 120)

主变压器磁芯及次级同步MOS

主变压器磁芯及次级同步MOS

次级输出电容.png (498.26 KB, 下载次数: 99)

次级输出电容及主变压器线包

次级输出电容及主变压器线包

整体测试.png (552.95 KB, 下载次数: 95)

整机测试

整机测试
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  • 2019-2-27 17:33:14
 
新电元的这款芯片没用过,半桥部分的电流采样用两颗0.2R的功率电阻,这么大功率其实还是很影响效率的,可以做个电容分流的无损检测,并不会增加多少成本。
lclbf
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好文章,坐等学习!
xingyuhaidong
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power雨点
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  • 2019-2-25 16:42:14
 
鼎  学习了
qihuaman
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  • 2019-2-25 16:59:35
 
听罗工讲课长大的
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谢谢  
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一房一厅
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6666厉害
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感谢罗工的分享!
钜微电源-小罗
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多谢支持和关注
kaa_jack
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垦丁太鲁阁
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高级工程师
  • 2019-2-27 18:01:09
 
这款电源要过EMC?看了下原理图,传导过的可能性还比较大,辐射方面没看到有对应的器件,可能水平和垂直两个方向都比较难。
钜微电源-小罗
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副总工程师
  • 2019-3-4 09:31:18
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还没有实测,基本上EMC的器件都有保留
pxbfeng
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高级工程师
  • 2019-4-13 11:55:54
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占楼听课
新电元有听过,芯片成本相对高一点
ancohtg
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本网技工
  • 2019-6-15 15:30:47
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跟着大神学习。
SWDOU
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高级工程师
  • 2019-12-10 21:24:18
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感谢分享!
milkbob123
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高级工程师
  • 2020-2-7 11:31:22
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学习一下
htw520
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本网技师
  • 2020-4-3 08:38:49
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没上传温度数据,估计是温度过不了
jinlinzhang
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副总工程师
  • 2021-9-17 14:28:19
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发帖子的罗工我认识,这个过温升真不难。
jinlinzhang
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副总工程师
  • 2021-9-17 14:32:12
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最大可能谐振电感温升稍高点,用大一点的磁芯就行。如果是集成漏感的就要难搞很多。具体的你感兴趣直接咨询他
xuhui717841162
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