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原创 原创DIY

DC-DC隔离控制器,半砖 输入24V,输出28V(范围可调)功率450W效率92%

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lixinghua
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高级工程师
  • 2017-5-24 14:48:28
特点;
      额定输出功率;450W;

      样品效率(2块);92%;
     低输出纹波;200mVp-p;
     逻辑电平遥控;
     输入欠压保护;
     输出过压保护;
     输出过流及短路保护(可自动恢复);
     过温保护;
     工作温度;-40°C-+100°C;


概述:
       此次设计是DC-DC直流模块电源,输入18-36Vdc,输出28Vdc(可调我之前试了24-30V没问题),输出功率450W;是工业标准半砖封装和引脚,铝基板结构,功率密度略高。具有输入欠压保护,输出过压保护,输出短路保护,正逻辑遥控,输入微调和过温保护功能。
      电源拓扑选的有源箝位。

芯片选择:
             辅助电源NCP1030; 主控制LM5026(曾经和LM5027对比过因为不是电流模式放弃了),后端同步整流芯片LTC3900;

因为这是我第一次做有源箝位在同步整流上面初步选择上不知道该如何做曾经想用1166S去做同步整流,后来发帖得到斑竹:Coming.Lu的回复
后面改成了LTC3900;

以下是电路原理图(图画的比较烂)和PCB和部分,和部分调试的波形,后续会对我是怎么设计如何调试,调试中遇到的问题以及变压器参数进行补充;





LM5026

LM5026

NCP1030

NCP1030

层次总

层次总

控制板

控制板

铝基板

铝基板

整流MOS和续流MOS

整流MOS和续流MOS

原边MOS和整流MOS

原边MOS和整流MOS
lixinghua
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高级工程师
  • 2017-5-24 14:51:56
 
简单测试图

简单的测试图

简单的测试图
lixinghua
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高级工程师
  • 2017-5-26 18:23:53
 
加油写啊
asimilar
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  • 2017-6-1 08:21:58
 
支持,期待继续更新
世纪电源网-恬恬
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  • 2017-5-24 15:09:44
 
持续关注 期待楼主的更新
THTTH1982
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版主
  • 2017-5-25 12:04:38
 
这种大功率高密度的电源,磁器件是否可以双向利用是否可以.这么大谐振正激能上92也不错哦
lixinghua
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高级工程师
  • 2017-5-25 15:20:51
 
主要是拓扑当时不知道选什么的好~这种高密度不能选硬开关的,我只想到有源箝位~
lixinghua
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高级工程师
  • 2017-5-25 15:26:57
 
在高密度的辅助电源选择时,当然时单片类型的最合适,当时看了几家的DC-DC控制器,最后看好NCP1030.第一点他是单片类型的体积小具有完善的输入过压欠压保护,第二点他的频率容易同步(当LM5026工作的时候会同步NCP1030)。
变压器设计参考--渔舟唱晚的帖子。具体哪一个我忘了,名字好像是再谈反激设计,经典的反激设计与探讨~!
lixinghua
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  • 2017-5-26 17:45:31
 
LM5026芯片外围是TI的典型电路,但是在主MOS驱动部分有改动,使用高速的驱动芯片ucc27524双5A的驱动能力。(ucc27524输出驱动上未加未定电阻例如5.1R所以会有“波浪”波形),在OUTA驱动信号部分加入RC从故意使主MOS驱动信号延迟。然后同步同步信号给了LTC3900,这样后端整流MOS先于主MOS开通。在关断的时候主MOS通过D9快速关断,而整流MOS因为后端的UCC27524输入信号处有电容关断稍有延迟。即这就是主MOS和整流MOS的关系,从而信号同步整流。
lixinghua
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高级工程师
  • 2017-5-26 18:07:41
 
输入过温部分使用NTC电阻放在了LM5026相关的欠压线上,然后把电阻放在了互感器那里,也是铝基板的中心点~
lixinghua
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高级工程师
  • 2017-5-26 18:15:49
 
在做的时候的问题点:一开始怎么也做不好主MOS和同步MOS的波形或者要加很大的电容做不好,要不一上电主MOS坏了或者同步MOS坏了,后来萌萌的才发现我选择同步的磁环是不对的,一开始选的普通变压器用来传输发现特别慢,后来改成了驱动信号磁环-(PA2001NL)好了。所以同步小信号要选择脉冲型的。
lixinghua
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高级工程师
  • 2017-5-26 18:17:34
 
输出过压部分比较简单,使用分压给了TL431,然后通过光耦隔离,过压的时候光耦拉低LM5026的欠压脚!
lixinghua
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高级工程师
  • 2017-5-26 18:25:20
 
次级整理MOS和续流MOS在切换的时候要有一小段的间歇,即在UC27524的驱动信号端加入小的电容使其故意延迟,然后进入续流MOS,当续流MOS开启一段时间后需要关断,关断的时间要通过LTC3900的定时端进行设定,(这也是关键点,设的太短即频率太快无法得到更高的效率,太过即频率太慢容易导致整流MOS和续流MOS同时导通)。这样实现了整流MOS和续流MOS的切换。
forestgump1003
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副总工程师
  • 2017-6-5 09:42:18
 
正激输出28V做同步整流还是困难一些,2:5的话,36V平台frewheeling已经90,50V/100mS平台约125,不加有源吸收150V副边MOS搞不定啊效率92%和全桥二极管应该差不多
做全桥+同步整流(桥式)效率94.5%问题不大



lixinghua
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高级工程师
  • 2017-5-26 18:28:00
 
其实92的效率还能在提升到93%,我的主MOS箝位波形在起初还是有一点尖峰,我看到论坛里说是正常的,但是我感觉这个应该可以弄小点这样效率可以在高点到93%
我暂时没有想到怎么弄!
lixinghua
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高级工程师
  • 2017-5-26 18:32:23
 
模块在非常轻的载或者空载的时候是有缺点的,在这个时候模块会比较热,需要加散热,原因我想的应该是MOS的损耗!   我没有热成像仪~嗷嗷嗷嗷~~~有载的情况下效率逐渐升高~!  
lixinghua
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高级工程师
  • 2017-5-26 18:36:28
 
有关变压器的设计可以参考论坛的-- 正激式变压器的设计(http://bbs.21dianyuan.com/forum.php?mod=viewthread&tid=334)。里面关于正激的挺全的。
lixinghua
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高级工程师
  • 2017-5-26 18:56:17
 
当然要是有做平面变压器的,可以提供样品的留言给我~~~~
zyzoops
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高级工程师
  • 2017-6-6 19:04:33
 
你们做平面变压器?,想做一个砖块电源,介绍下经验呗。
lixinghua
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高级工程师
  • 2017-5-27 16:06:20
 
输入一体电感0.47UH
主变压器初级点干粮19.5uh 次级电感量120.5 uh 匝比2:5 ;(磁芯EIR25)
次级输出储能电感  10.7uh  9匝 (磁芯ER23)
电流互感器1:100匝


yutingwen
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高级工程师
  • 2017-5-28 21:16:06
 
不错不错
d-chunrong
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高级工程师
  • 2017-5-31 10:35:01
 
不错,继续。
蓝色的天空
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副总工程师
  • 2017-6-1 11:15:47
 
支持楼主继续挖效率。
不知道这种半砖电容类型最后如何选择的。
lixinghua
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高级工程师
  • 2017-6-1 17:04:35
 
选材质好的,减少温度对容值的影响,而且滤波的电容我一般会选择在控制板上多放些,减少对温度的影响。
蓝色的天空
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副总工程师
  • 2017-6-5 10:34:17
 
用什么电容为主,电解还是固态呢。
lixinghua
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高级工程师
  • 2017-6-1 17:06:56
 
这个箝位的波形有写糟糕,想不到哪里影响了,也许同步没有做好!我感觉那1%的效率和这里有关系!

箝位波形

箝位波形
lixinghua
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高级工程师
  • 2017-6-1 17:24:21
 
之前也发帖问过,说是箝位问题,后来我调了调后面的同步整流的时序,感觉好了些!
lixinghua
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高级工程师
  • 2017-6-9 15:49:04
 
在震荡部分已经开始箝位了!
xufuneng
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初级工程师
  • 2017-8-5 11:52:50
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关断瞬间波形可以看出漏感比较大,450W半转还是可以的,就不知道是全带宽显示吗;开通瞬间波形看基本到输入电压Vin,是没有问题的。
gaon
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  • 2017-6-4 08:54:54
 
请教一下,温度范围是如何验证的?主要关注那些器件?
lixinghua
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高级工程师
  • 2017-6-6 11:12:46
 
温度范围我是加了一个表贴的热敏电阻 ,和普通电阻并联的。这样实现的~
世纪电源网-恬恬
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  • 2017-6-8 09:33:26
 
持续关注中
lixinghua
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高级工程师
  • 2017-6-9 15:41:44
 
箝位波形一开始也是不好,后来不断的调整同步整流的驱动信号,好了一些,但是一开始箝位的时候还是有一点尖峰!
lixinghua
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高级工程师
  • 2017-6-9 15:50:12
 
一开始做我也是看了很多论坛的帖子,有兴趣也可以看下这个帖子(http://bbs.21dianyuan.com/thread-19063-1-1.html)也是讲有关有源箝位了,讨论的挺不错的~
世纪电源网-恬恬
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社区站务
  • 2017-6-20 11:59:36
 
赞一个 要继续更新啊
lixinghua
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高级工程师
  • 2017-6-22 08:59:02
 
“馒头”波形~

波形

波形
forestgump1003
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副总工程师
  • 2017-6-26 09:15:55
 
这个还不错
sncms7
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助理工程师
  • 2017-6-28 16:16:08
 
支持,支持,期待楼主作品出炉
lixinghua
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高级工程师
  • 2017-7-7 09:03:17
 
东西基本上也就是这样了,做了两块!效率在92%控制思路和方法上面也说了,算是可以了吧!一些小细节一时半会有的我也想的不是很清楚!
散热风冷就好了。有的线路画的不好要改下!
admin
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管理员
  • 2017-7-7 09:05:29
 
期待改好上传
lixinghua
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高级工程师
  • 2017-7-20 13:11:57
  • 倒数9
 
(⊙o⊙)…第二版我 板子是画了,一是手头有活,二是平面变压器还没有到位~
en770770
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本网技工
  • 2017-7-27 09:17:31
  • 倒数7
 
楼主原边27524的rc是怎么设置的呢?我同样用rc做延迟电路,但是原边mos总是比整流mos早导通70ns左右
lixinghua
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高级工程师
  • 2017-8-3 12:14:42
  • 倒数6
 
RC上面我记得我还并了一个二极管是为了关断的时候快速关断,还有你信号变压器要选,信号型的 不是随意选就行~
xufuneng
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初级工程师
  • 2017-8-5 11:57:54
  • 倒数4
 
此电路在短路、容性负载(空载)连续开关机时候续流管应力怎么样?
lixinghua
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高级工程师
  • 2017-8-8 11:41:50
  • 倒数3
 
连续开关没问题~你的同步一定要做好 我之前没有做好,就坏了!
xufuneng
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初级工程师
  • 2017-8-8 22:45:29
  • 倒数2
 
    我又仔细看了一下你的帖子,凌特的这个IC有这个功能“ If the inductor current reverses and flows into the MOSFET causing CS+ to rise above CS– by more than10.5mV,之后关断驱动"。空载电感断续模式!相当不错,解决了好多问题。这个IC价格如何?
   
世纪电源网-小王
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超级版主
最新回复
  • 2017-8-11 09:02:09
  • 倒数1
 
可以多来分享哈
没有用户名
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高级工程师
  • 2017-7-20 11:45:43
  • 倒数10
 
楼主挖的坑是不是也忘了
阎不乐
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高级工程师
  • 2017-7-21 09:56:38
  • 倒数8
 
学习中。
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