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| | | | | | | | | 收到就好,这样就着手设计了,有问题欢迎随时咨询我们 |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | 经过将近一个小时的奋斗,终于把有的元件焊就好了,如下图;变压器还没有绕制好,明天有时间绕一个,手头上磁芯骨架倒是有一大堆。
洗过的板子和没有洗的板子,一眼就能看出来,还是洗过的板子看着舒服,哈哈。。。
在焊接的过程中也发现了一些不足,比如CX1安规电容的孔径太小,后续需要加大;CE2的用了0603的封装,应该用0805比较合适; Q2位置的MOS管用的封装不对(昨天拿到样品就发现了),后续升级为样品的封装。 |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 今天下午抽空出来绕制了变压器,变压器采用POT3015磁芯骨架,变压器的理论设计后续会同其他的理论计算一起放出来的,现在还是来看看绕制过程吧;
找好骨架的头,找了半天也没有找到专用的,只能随便找个合适的将就用了;
采用三明治绕法,先绕一次侧高压的一半;
接着绕制辅助电源VCC绕组;
二次侧的输出采用多股绕制;
线圈绕制完成,准备焊接。 |
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取下来是长这样的。。。。
整理好引脚,准备焊接,和磁芯来过合照吧。
焊接完成,在来一张,哈哈。。。 |
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磨气息,调电感量,500-700UH这样就好了,先来个650uh吧;
给变压器来个屏蔽,贴一圈铜带,测试EMI的时候会好一点。
焊接导线对高压地; |
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| | | | | | | | | | | | | 过来看看,今天装机调试了,基本OK,发现变压器带满载工作有点烫,具体温度要等做了温升测试才知道;顺便也测试了OCP、OLP都在设计规格之内;同时也测试了一下冷机的平均效率,带1.5m的线测试115V的平均效率有89%左右,230v的平均效率有91%左右,满足设计规格。今天随便测试了一下EMI,明天有空就准备就调试EMI了。。。 |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 同时也对OCP做了测试:90Vac的情况下的4.35A保护; (小于6A)
264Vac的情况下的4.95A保护;(小于6A)
OLP:
90Vac的情况下输出74W保护; (大于70W)
264Vac的情况下输出86W保护;(大于70W)
所以都满足设计要求。
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| | | | | 楼主是专业设计人士么? 看设计方案说明很专业。
好强大, 线圈自己绕,而且EMC类实验都能测试。
膜拜 |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 作为一个EE,最终肯定是要做成成品,而不是半成品。 |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 又经过多天的调试,发现很多问题:
1.申请的同步整流的MOSEFT样品(BSZ096N10和BSZ070N08)不能使用,装上样品的MOS管(第一版封装弄错了,没有装样品MOS)是无法开机的;换其他MOS管是可以开机的,初步判定是该MOS的二极体的问题;在没有开启同步整流的情况下,无法整流输出,所以导致SR芯片也无法供电,因此也无法工作。所以该MOS的换掉。
2.此版本的布局的EMI怎么调试也调不到理想的要求(不读点有-8dB的余量);询问其他工程师说,有可能是LAYOUT问题。
3.温升测试温度比较高,变压器有110度左右了。
4.打ESD芯片有挂掉。
综合以上问题,所以决定重新LAYOUT,采用全新的布局,原理图不变,推出第三版,希望如上问题会有所改善。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 看到亲一步一步更新的内容 觉得真是非常全面 期待最终的大作 有问题可以随时跟我们保持沟通 |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 根据计算(后续会发出计算过程)以及前面两版的实际调试,变压器的参数基本定下来了,今晚制作了一个变压器的制作规格书,自己绕的虽然还不错,都是还是没有厂家做的好,准备打样几个回来试试。 |
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从宽电压输入、小体积、高效率和低功耗要求,决定采用反激+同步整流方案来设计。 |
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| | | | | | | 1.1.2
最严格的条件出现在输入浪涌电流(Inrush)或者雷击(Surge)测试时:
首先考虑Inrush情况:根据实际测试,90Vac输入时的Inrush是53A,计算出264Vac输入时是113A:
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| | | | | | | | | 1.1.3 选择结果 经过上面一系列的判定计算,最后选择规格为
塑封保险管(如图所示)。0.12元/个。
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| | | | | | | | | | | 2. EMI滤波器
2.1 LF1
2.1.1 因设计的PCB大小和外壳有限,所以得设计比较小的共模电感。
采用13*7*5mm的铁氧体磁环规格(如图,0.1元/个),使用直径0.5mm的漆包线和三层绝缘线并绕(9Ts左右),电感量大约在200uH左右即可。
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| | | | | | | | | | | | | 2.2 LF2 2.2.1 因设计的PCB大小和外壳有限,所以得设计比较小的共模电感。
采用14*8*7mm的铁氧体磁环规格(如图,0.12元/个),使用直径0.4mm的漆包线绕制,电感量大约在15mH左右即可。
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| | | | | | | | | | | | | | | 2.2.3 Bmax计算
查阅该铁氧体的相关资料以及制作的参数,N=50Ts,A=20.4mm[sup]2[/sup],Bmax=0.2T,Lp=70Uh,可以计算出饱和时的电流:
Ip=(Bmax*Np)*(Ae/Lp)=(0.2*100)*(20.4/70)=5.83A大于1.68A,故不会发生饱和现象。所以LF2的设计满足要求。 |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | 来看看外壳,外壳不大不小,采用40W的电源的外壳,相信65W也不会很热吧。。。 |
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| | | | | 2.3 CX1
2.3.1 额定电压
该设计方案的输入电压为90~264Vac,所以选择大于264Vac即可。
2.3.2 选择结果
因外壳的体积比较小,PCB的面积有限,所以选择小体积的X电容,其规格为:330nF/275V/15mm/100℃;实物如下图(0.25元/个)。
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| | | | | | | 3. RX1/RX2
3.1 该机的启动时间为4S@115V/60Hz:
查阅LD5530规格书,以及CX1放电原理,其选择规格为:105/500V/1206贴片电阻。
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| | | | | | | | | 4. 整流和滤波
4.1 DB1
4.1.1 反压
设计的同时还的考虑整流桥承受ESD、Surge测试,所以选择1000V的整流桥。
4.1.2 额定电流计算
此外,额定电流规格也会影响到ESD、Surge测试结果,根据Surge要求,以及温升的测试结果,选择2A的整流桥。
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| | | | | | | | | | | 设计的时候也要考虑Inrush和Surge、ESD测试。
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| | | | | | | | | | | | | 4.1.3 选择结果
综合以上所述,选择DB1的规格为:
(0.25元/个)
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| | | | | | | | | | | | | | | 4.2 CK1
4.2.1 容量计算
根据反激架构原理由Hold up time 规格计算所需要的最小容量:
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| | | | | | | | | | | | | | | | | 在辅助电源电容够大的情况下,Hold Up time 主要由CK1决定,所以:
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 4.2.3 选择结果
综上所述,再考虑到温升和电容寿命,采用日本的红宝石电容,
其规格是400V/120UF/14.5*40mm。(3.5元/只)
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 5. 功率部分
5.1 MOSFET(Q1)
5.1.1 额定电压 |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 因为MOSFET的电流规格还会影响到效率和温升以及损耗等,所以选择11A或17A的MOSFET。
5.1.3 选择结果
综上所述,选择英飞凌的IPD80R280P7。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 5.2 Rs电阻
5.2.1 阻值
本次设计的OLP通过LD5530R的CS脚来实现,所以Rs电阻与IC内部高低压补偿将影响到OLP的动作点,所以Rs根据OLP来计算:
设OLP时的电流为IOLP,变压器到输出的效率为η,则输入变压器的功率为:
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 单个周期内电流最大最小值分别为IP1、IP2,则输入的功率为
综合上述公式计算Rs大约为0.351欧左右。 |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 5.2.2 功率
一次侧电流在Rs上的损耗为:0.5w
5.2.3 选择结果
通过实际调试,最后采用1欧1206封装的3个并联。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 5.3 DA1
5.3.1 反向耐压
漏感吸收线路电流仅在漏感存储的能量在MOS及变压器震荡产生尖峰时有,实际测得此电流为0.13A; |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 5.3.2 反向恢复时间Trr
由于DA1的反向恢复时间会影响到EMI,使用Trr比较大的1N4007即可。
5.3.3 选择
选择贴片的M7/1A/1000V(如图)。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 6. 辅助电源
6.1 CH1
6.1.1 耐压和容量
因为变压器设计时,辅助电源的匝数和输出的匝数一样,所以Vcc的电压也不会很高,所以采用常用的10UF/50V耐压即可。
6.1.2 选择
采用5*11MM的10uf/50V的电容(如图)。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 6.2.1 耐压
6.2.3 选择结果
综上,再结合实际温升,选择贴片US1M/UF4007/1A/1000V(如图)。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 7. PWM控制器
7.1 U1
考虑到效率、体积以及待机功耗,同时也考虑到自己对芯片的了解,所以采用通嘉公司的LD5530R。 |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 8. 变压器设计
8.1 T1
8.1.1 变压器计算
由于体积的限制,决定采用POT3015;
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 8.1.3 计算匝比N的范围,选择合适的匝比N: 综合以上可以得:3≤N≤11
实际选用匝比为:N=6
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 8.1.4 D[sub]max最大占空比计算:[/sub]
将匝比N=6带入上式得:Dmax=0.7 |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 8.1.5 变压器感值Lp的计算
所以可以得到:
取KRF=0.346
代入上式可以得:LP=600μH左右。 |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 8.1.7 设定Bmax,确定圈数及验证低压满载时的Bmax采用TP4D材质,设定Bs=4100Gauss |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 根据实际调试,已经骨架宽度,所以选择:
Np=36T;Ns=6T;Na=6T。 |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 8.1.8 选择线径,计算电流密度
根据NP
结合实际的温升,效率,EMI情况及绕制情况,Np分两层绕制,线径为0.4*2,36T;Ns线径为0.3*2T,6T。
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对于辅助电源绕组的线径,由于电流很小,用常用的细线径(D>0.22mm)即可满足电流需求,所以辅助绕组采用0.3mm线径双股绕5T即可。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 8.1.9 选择结果
采用PQT3015磁芯骨架,分别为36T+6T+6T,
600Uh的电感量。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 该PWM芯片没有谷底侦测,如果要调到谷底导通,应该有点困难。 |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 9. Y 电容的选择
9.1 Y电容以EMI调试为准。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 9.1.2 漏电流计算
根据设计要求Lu<200uA,在240Vac/63Hz输入条件下,根据漏电流公式:
Lu=U/(1/WC)=240/(1/2*3.14*63*C),得出C<2.21Nf
结合实际EMI传导,理论漏电流及ESD调试,选择规格为:0.68nf/250V
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 10. 次级整流和滤波
10.1 Q2
10.1.1 反向耐压79V |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 10.1.3选择结果
根据温升和EMI的调试结果,选择STD80N10F7,70A100V,8.5mΩ,TO-252。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 10.2 U2、R1、R2、C1、RG4的选择
根据英飞凌提供的样品选择里面,选择IR1161L为SR主控芯片。R1采用1K限流即可,因为该芯片需要的电流不大,同时也起到降压的作用;C1采用104滤波即可;根据T[sub]MOT[/sub] = 2*10-11*RMOT可以得出R2=RMOT=56K;RG4采用3.3欧即可。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 10.3 CE1、CE2 10.3.1容值
根据高频纹波电压计算为176uf。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 而实际测试的为低频纹波电压,所以容值选择一般要比以上计算的要大;而此外根据电容温度、外壳尺寸,PCB的面积大小,电容纹波电压测试及寿命计算后,选择一颗220UF的固态电容。
10.3.2耐压为25V即可。 |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 10.3.3 选择结果
采用220UF/25V/8*11.5/NCC的固态电容。
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| | | | | | | | | | | | | | | 11. 反馈回路
11.1 19V输出
因为没有采用LED指示灯,所以使用非节能TL431也可以满足空载功耗(小于200mW)要求;根据模组和LayOut以及调试情况来选择。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | 12. Q2的尖峰吸收电路
参考尖峰吸收的标准模组,根据Q2反压和EMI的调试情况选择。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | 12. 过压保护(OVP)
根据设计要求,小于32V保护。
变压器设计时,辅助绕组和次级绕组匝数是一样的,因而,OVP保护电压即为IC OVP,上下限电压,而IC的OVP点是26.5V-28.5V,因辅助二极体有0.65V压降,则OVP保护点为27.3V-29.3V,满足设计要求。 |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 14.过温度保护(OTP)
采用100K的NTC和6.8k的电阻串联对地,理论上NTC达到70度以上就会保护,以实际调试结果为准。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 理论计算和器件选择,其实写到这里已经接近尾声了;接下来就是对电源进行各方面的测试了,所以下面会更新各方面的测试进展,敬请期待。 |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 在40度的环境温度下测试90Vac满载和264Vac满载;结果要明天才能出来。 |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 共模有饱和一说吗,共模的话圈数貌似50-50=0T |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 温升测试结果出来了,没有超标的器件,都在允许范围内;其中90Vac测试了将近7小时,264Vac测试了将近11小时,所以说都是PASS的。 |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 第三版为什么失败,怎么没有测试数据?改板也太随意了吧! |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 测试的项目太多,所以一点点的小改动也是一版本;第三版的EMI不是很好,所以又进行了第四版本。 |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 根据实际测试,90Vac输入时的Inrush是40A.你这个是怎么测试的?能告诉方法和测试示意图吗?Tinrush=570μS是如何来的? |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 黄白环和绿环有啥区别?为啥你不都用绿环或者都用黄白环? |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 我怎么没有看见桥堆和保险管规格书有I2t这个参数。你是哪里知道的? |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | OVP测试就是用示波器直接勾在输出端,空载开机,然后短路光耦的1脚和2脚;当然示波器调成触发模式,就可以爪到OVP波形了。 |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | OVP就是楼上说的方法测试,32V是在方案设计前规定的; |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 由于板子要邮寄,所以没有撬开里面点温升线了,总的来说,也不会相差很大的。 |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 不好意思,相关浪涌电流有更新;;这个就是浪涌电流,用电流探棒配合示波器测试的;示波器用触发模式;AC电源(3KW以上的)相位调到90度;这样就可以测试浪涌电流了。264Vac的测试出时间,然后根据90Vac的来计算就好了,因为AC电源(我们公司的)提供不了那么大的电流。 |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 或多或少有写区别;颜色不能作为判断依据的,主要还是看磁环的材料;我使用的主要是手头上有这样的库存,所以就采用了。 |
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| | | | | 最终版本的传导和辐射测试;
下图是110Vac输入满载情况下的传导L、N测试PASS。
从测试的结果来看,该机的传导还是可以的,但是还有优化的空间。 |
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| | | | | | | 230Vac输入满载情况下的传导L、N测试PASS。 |
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| | | | | | | | | 110Vac输入满载情况下的辐射(水平/垂直)测试pass。 从测试结果来看,垂直的辐射比较差,特别是在低压输入的情况下。 |
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| | | | | | | | | | | 230Vac输入满载情况下的辐射(水平、垂直)测试PASS. |
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| | | | | | | | | | | | | 由于兼顾效率,所以EMI的调试就这样了;发现效率和EMI是相互矛盾的,如果想效率高,EMI就会差,如果想EMI好,效率就会差;所以了,只能折中了。毕竟反激拓扑的效率也就这个样了。 |
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| | | | | | | | | | | | | | | 下图是输入90Vac满载开机的浪涌电流测试;
Iinrush=53A; Tinrush=512μS
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| | | | | | | | | | | | | | | | | 下图是输入264Vac满载开机的浪涌电流测试;
根据90Vac时的浪涌电流和时间,以及264Vac时的时间,可以推算出264Vac的接近值;
Iinrush=113A; Tinrush=1090μS
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 264Vac输入满载情况下的波形忘记保存了;PF=0.394 |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 如果PCB空间允许的话,在输出端再并联一个铝电解就更好了。 |
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| | | | | 学习了,这样的帖子技术含量满满的,向楼主学习!
也请楼主对刚入门的给予一些指导建议。
谢谢 |
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