12V2A电源RCC设计

1.确定电源规格

1)电源电压输入范围:85VAC--265VAC

2)输出电压/负载电流:VOUT=12V/2A

3)变压器的效率X=0.8, PIN=POUT/X=12*2/0.8=24/0.8=30W

2.Vdc(min)与Vdc(max)的计算

1)最低输入电压Vdc(min)=[(Vac(min)*1.414-2Po(T/2-Tc)/Cin]的开根;取Tc=3ms.

=85*1.414-20V(取低频纹波为20V)

=100(V)

2)最高输入电压Vdc(max)=265*1.414=375(V)

3.工作频率与最大占空比

取f=50kHZ,Dmax取0.45,T=1/f=20us,Ton(max)=T*Dmax=20*0.45=9us

Toff=T-Ton=20-9=11us

4.变压器初级峰值电流的计算:

Ipk=2*Pin/Vdc(min)*Dmax=2*30/100*0.45=1.33A)

5.Lp的计算

Lp=Vdc(min)*Ton(max)/Ipk

=100*9us/1.33A

=676.7uH

6.变压器的铁心选择

根据Aw*Ae=Pout*10^6/2*Ko*Kc*f*Bm*j*X

Pout(变压器的标准输出功率)=33W

Ko(窗口的铜填充系数)=0.4

Kc(铁心填充系数)=1(对铁氧体)

Bm=1500GS

j=5A/(mm的平方)

Ap=Aw*Ae=24*10^6/2*0.4*1*66500*1500*5*0.8

=24000000/319200000

=0.075(cm^4)

注: Ae为铁氧体磁芯的有效截面积, Aw为窗口面积

查表选择EE-25铁氧体的磁芯

Ap=Aw*Ae=

7.Np的计算

Np=(Lp*Ipk/Ae*@B)*10^8

=[677uH*1.2A/0.52(CM^2)*0.25T]*10^8 ( 取@B=0.25 )

=[0.812*10^(-3)H*1.2A)/0.52(cm^2)*0.25T]*10^8

=[0.9*10^(-7)H/0.13]*10^8

=62.4

=62(T)

8.次级圈数Ns

Ns=[(Vo+Vf)/Vfly]*Np (取Vf=0.5的电压降)

=[(12+0.5)/100]*62

=0.125*62

=7.75

=8(T)

9.决定使用的MOS管

　MOS管的耐压：Ｖｄｓ＝Ｖdc(max)+(Vo*Np/Ns)+V漏感 (一般V漏感取50V)

　 =375+(12*62/8)+50

=375+93+50

=518

选用IRFBC20-MOS管:电流2.5A,耐压600V

耐压在550V下,Vfly的值=550-50-375=125V

10.再计算Ns=[(Vo+Vf)/Vfly]*Np

=[(12+0.5)/125]*62

=6.2

=6(T)

11.再计算Dmax

由波形图可以得知;S1=S2.(1)

S1=Vdc(min)*Ton(2)

S2=Vfly*Toff(3)

把(3)代入(1).(2)式中得;

Vdc(min)*Ton=Vfly*Toff

100*Ton=125*Toff

Ton=1.25Toff

Dmax=Ton/Ton+Toff=1.25Toff/2.25Toff=0.56

12.再计算Ip的值

在f=50KHZ不变的情况下,Ton=T*Dmax=20us*0.56=11.2us

Ip=Iavg*2/Dmax=0.3*2/0.56=1.07(A)

13.再计算Lp的值

Lp=Vdc(min)*Ton/Ip=100*11.2us/1.07(A)=1.046(mH)

14.再计算Np

Np=[Lp*Ip/Ae*@B]*10^8=[1.046*(10^-3)H*1.07A/0.52*(10^-4m)*0.25T]*10^8=[1.119*10^(-7)/0.13]*10^8

=86.07

=86(T)

15.再计算Ns

Ns=[(Vo+Vf)/Vfly]*86=[(12+0.55)/125]*86=8.6=9(T)

16.Nb供电圈数的计算

Nb=[Vb(max)/Vdc(max)]*Np [Vb(max)为MOS管的G栅极电压,在这里取25V]

=[25/375]*86

=0.25*86

=5.73

=6(T)

VDCmin时Vb=(22/Np)*VDCmin=(6/86)*100=7V

17.线圈线径的选择

取电流密度J为4A/mm^2

初级线圈的有效值Iprms=Ip*[(Donmax/3T)]^1/2=1.07*[(0.56/3*20us)]^1/2=0.327A

线径=[Iprms*4/J*3.14]^1/2

=[0.327*4/4*3.14]]^1/2

=0.322

=0.33

当开关管截止时,变压器之间匝数(Ampere-turns N1)不会改变,因为@B并没有相对的改变,因此开关截止时,初级峰值电流与匝数的

乘积等于次级各绕组匝数与峰值电流乘积之和: Np*Ip=Ns1*Is1p+Ns2*Is2p

Isp=(Np*Ip-Ns2*Is2p)/Ns1

=(86*1.07-0)/9

=10A

· 次级线圈Ns的有效值Isrms=Isp*{[(Doff)/3]^1/2}

=10*{[(1-Donma)/3]^1/2}

=10*{[(1-0.56)/3]^1/2}

=10*{0.14^1/2}

=3.83A

线径=[Isrms*4/3.14J]=[3.83*4/3.14*4]

=1.22

18。输出二极管的决定

二极管的耐压：VD=Vo+Vdc（max）*Ns/Np

=12+375*9/90

=12+37.5

=49.5

=50V

因此我们可以选择SR5100

19。输出电容的选择:

选择的结果要符合Ir(max)>>Is(rms)

例如:1500UF/10V的电解电容它的Ir(max)=1450mA*1.3=1.885(A)

1000UF/10V的电解电容它的Ir(max)=1060mA*1.3=1.4(A)

20.CRD CLAMPER

根据电感储存的能量P=1/2*L*I*f

假设P=K*Po=0.05*24=1.2

Vclamp=Vfly+V漏感=125+50=175V

R=Vclamp*Vclamp/P=175*175/1.2=25.52K=25K

时间常数:T<

20*10^(-6)=25*10^3*C

C=20*10^(-6)/25*10^3

=8*10^(-10)

因此取C的5-10倍