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【原创】18-36Vdc转5V2A模块电源-DIY 设计资料分享

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cdysjw
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  • 2016-3-30 16:41:26
前段时间DIY了一个八分之一砖的电源模块,IC UC2843,含有详细的设计步骤以及一些测试结果,献给准备入门开关电源的朋友做参考。

参数
输入电压:18-36VDC
输出电压:5V
输出电流:2A
开关频率:280KHz
效    率:78%TYP
模    式:CCM
计算软件:Mathcad   (等楼层盖完上传给大家)
设计流程:
步骤1:选择合适的磁芯
步骤2:确定匝比N,反射电压Vor,最大占空比Dmax,最大导通时间Tonmax,核对MOS源漏极电压Vds
步骤3:计算初级电感量
步骤4:计算初级峰值电流
步骤5:计算初级电流有效值和导线尺寸
步骤6:计算次级电流有效值和导线尺寸
步骤7选择合适的输出电容
步骤8:计算最少初级匝数
步骤9:求气隙
步骤10:确定其余绕组匝数(辅助以及次级匝数)
步骤11:验证变压器窗口是否可以绕下
这个流程是迭代计算,当你初选一个值,如果下面的计算结果不合理,那就重新选定。

备注
该上传的电路有个缺点,当输出短路的时候,输入功率估计有7W左右,不能实现良好打嗝保护,做产品时需要增加外围分立器件实现打嗝功能;另外D9需并联一个1uF贴片电容,否则36V输入时,开机VCC过冲尖峰且D9容易损坏。

下面的内容,黄色表示我们要输入的值,绿色表示MATHCAD自动计算的值。

Schematic Prints.pdf (55.7 KB, 下载次数: 851)

顶
QQ截图20160331090205.jpg

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cdysjw
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  • 2016-3-30 16:49:45
 
步骤1:选择合适的磁芯

首先整理下公式的推导
QQ截图20160331110653.jpg
222.jpg
1.jpg
2.jpg
QQ截图20160331124144.jpg
4.jpg
5.jpg
6.jpg
7.jpg


到这里AP公式就推导出来了。中间用了一次近似替代,另外理论的计算值是有些误差的,但是可以给设计做参考,也有利于我们更好的理解电源。

本帖最后由 cdysjw 于 2016-3-31 12:47 编辑

wangdongchun
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  • 2016-4-1 06:28:19
 
非常详细的资料,感谢分享
cdysjw
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  • 2016-4-1 09:26:02
 
,欢迎光临
cdysjw
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  • 2016-4-1 09:20:36
 
理论公式出来了,下面我们只要傻傻的带入已知参量就可以了,如下:

11.jpg
22.jpg
33.jpg
44.jpg
55.jpg
66.jpg

根据理论计算的AP值,我们这里选定EPC13磁芯。
cdysjw
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高级工程师
  • 2016-4-1 09:27:28
 
下面我们进行第二步的计算

依旧先介绍公式是怎么来的:
77.jpg
11.jpg 22.jpg
33.jpg
44.jpg 55.jpg

66.jpg
77.jpg
88.jpg



好了,推导完毕,就算你不会微积分也没关系,知道流程也不错。下面就准备第二步的计算了:
本帖最后由 cdysjw 于 2016-4-1 15:41 编辑

age200000
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本网技师
  • 2016-4-1 12:09:11
 
非常好,请分享一下计算文档吧, 谢谢
cdysjw
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  • 2016-4-1 12:46:13
 
等我盖完楼的,循序渐进
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  • 2016-4-1 16:16:04
 
效率基本要跑92的
何仙公
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  • 2016-4-1 16:17:02
 
3D效果图,输入多个引脚干嘛的?
cdysjw
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  • 2016-4-1 16:46:14
 
使能端,给它低电平时可以让模块停止工作。  我原理图上没有给出这部分的图;
世纪电源网-编辑
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  • 2016-4-1 16:52:55
 
11.jpg
这个是金升阳的模块,83的效率已经很不错了,毕竟是硬开关啊。
THTTH1982
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  • 2016-5-31 19:12:09
 
做成正激,溫度,效率都會得到一個提升。
cdysjw
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  • 2016-6-1 16:21:11
 
我是做了个正激 ,2897A,5V 20A,不过还没调试完;
THTTH1982
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  • 2016-6-2 17:11:55
 
加油,正激对于反激来说,成本高一点点。对于国内应用来讲,完全足够。按360W 12V30A为例,输入电容150UF 就够了,输出两个16V2200。若是做成反激,输入电容 输出电容。变压器等。这样的成本会更高。
THTTH1982
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  • 2016-6-2 17:13:23
 
纯是直流输入的话,模块的效率应该不只这点点,这也许是他们的保守参数。
isayan
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  • 2016-5-5 14:22:05
 
设计资料很详细!不错支持下!
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  • 2016-4-20 14:07:41
 
第一次看到有发模块电源的。
cdysjw
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  • 2016-4-22 16:25:32
 
难道说做模块电源的很少。
clwclw
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  • 2016-4-22 12:08:53
 
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isayan
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  • 2016-5-5 14:23:34
 
不知道有没有做出样机?实际效率多少?功率管发不发热?
cdysjw
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  • 2016-5-5 14:41:17
 
@满载,24Vin, 效率77.4%;@满载,灌胶,18Vin,23度环温,最大温度点80度,85度环温使用要做降额曲线了; 123.jpg
cdysjw
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  • 2016-4-22 16:36:35
 
第二步:
首先预设一个占空比,一般是低压输入的占空比大,高压输入的占空比小,具体项目具体分析。选择的占空比是否合适,可以通过下面的计算验证(比如反射电压,VDS,。):
123.jpg
222.jpg
333.jpg
444.jpg
555.jpg
666.jpg
777.jpg

本帖最后由 cdysjw 于 2016-5-5 14:27 编辑

isayan
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  • 2016-5-5 18:52:47
 
初级线圈数?实测初级电感量?漏感量?
cdysjw
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  • 2016-5-6 08:38:35
 
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cardiopathy
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  • 2016-5-12 08:25:46
 
请问下这款隔离5V电源的主要用途是在哪些地方呢
cdysjw
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  • 2016-5-12 09:51:25
 
在工业应用比较多,特点就是可以板上安装,体积小,
zrk787
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  • 2016-4-23 16:34:40
 
很好的资料做工很好
yb3215551
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  • 2016-5-18 11:19:47
 
八分之一砖   10W   空间好大啊
cdysjw
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  • 2016-5-18 11:53:29
 
那可以做1/16砖,市面上也有的;
重庆酱油仔
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  • 2016-5-20 15:42:27
 
你那个C14是安规电容?感觉有点瘆得慌啊。
cdysjw
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  • 2016-5-20 15:58:37
 
这是二次电源,隔离电压1.5KV测试;
caichengchao
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  • 2016-5-26 20:22:57
 
谢谢分享
americ
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本网技工
  • 2016-5-28 08:45:06
 
感觉效率不很高啊。
pizige5241
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  • 2016-5-28 15:39:46
 
坐等实机结果。
cdysjw
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高级工程师
  • 2016-5-30 08:53:46
 
效率是偏低,实际77多点;同类产品别人的是79的样子;也有用电流互感器取代检测电阻的方案,效率90;
hsylj_520101
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  • 2016-5-29 18:14:15
 
前辈你好,我想了解一下输出的CLCπ型滤波的参数是如何计算的,前辈你可以告诉我吗?
samxyl_520
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本网技师
  • 2016-5-29 23:01:27
 
楼主,能解释下,这个2A的电流好像,是开环的呢,怎么检测呢?
cdysjw
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  • 2016-5-30 08:57:09
 
我没听懂你的意思,你想检测什么?
samxyl_520
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本网技师
  • 2016-6-22 20:12:09
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就是没有看到你的输出电流检测的部分呢,2A是怎么保证的?
THTTH1982
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  • 2016-5-31 19:11:10
 
哥,這麼高的頻率。個人感覺做成正激 還是相當不錯的。輸出電容也會少好多,至少全都可以用無極貼片。 同於要封裝,用電解的話溫度是個問題。
gmcg
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助理工程师
  • 2016-6-17 16:52:08
  • 倒数10
 
非常漂亮的3d
wusenlin
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高级工程师
  • 2016-6-22 08:49:47
  • 倒数9
 
非常好的入门学习资料,收下了打算做个出来测试,,
wusenlin
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高级工程师
  • 2016-6-22 09:03:28
  • 倒数8
 
QQ图片20160622085539.png

请问楼主 可否提供一下 短路保护打咯的参考电路呢,

我想参照你的资料来做一个出来,,先谢谢了!
zby2005188
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本网技师
  • 2016-6-23 08:52:22
  • 倒数6
 
点击附件,可以看到有支持PDF格式的文档,datasheet大部分都是PD

dmlmld
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高级工程师
  • 2016-7-20 22:03:11
  • 倒数5
 
您好!
请问您能否给我提供这个模块电源相关的mathCAD计算文件?多谢啦!
YUNWUGAOSULU
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本网技工
  • 2016-10-27 21:28:40
  • 倒数4
 
楼主,你好。你的电路会不会出现再次启动不了的现象(过流保护或断电再上电条件下)。
YUNWUGAOSULU
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本网技工
  • 2016-10-27 22:01:08
  • 倒数3
 
根据你的参数,通过我的计算,发现启动部分电路(加三极管)还不如直接用启动电阻(以2mA启动电流)的损耗小。理由如下:1)因为高压条件下(36V),稳态下,稳压二极管上稳压值接近于16V,那么启动电阻上的功耗为:(36-16)*(36-16)/3000=0.1333W;
2)而以2mA为芯片提供启动电流的话,在高压输入,稳态下,R6=(36-16)/0.002=10k,功耗为:P=(36-16)*(36-16)/10000=0.04W。


通过对比可知,直接采用启动电阻的功耗更小。所以,楼主所设计的电路的效率还有提升的空间。。
何仙公
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副总工程师
  • 2016-10-29 19:16:29
  • 倒数2
 
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