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原创 7th原创赛

PD电源设计过程解析

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liang099
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高级工程师
  • 2017-9-23 10:50:54
下表中就是未来充电器的一个发展规划,PD是由USB协会推出的一款协议。
6TLMAW[RZO6E1FTPDCZR172.png



1、先上个原理图。 5CDC~87MJUL{]U3LTK_~T(D.png

为了便于分析我们把他分为2部分。 %_~A(%E(Q5Z)R1S{4QL4}ZH.png DJN%1OG]LT80)_R1A_M{)BK.png




liang099
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高级工程师
  • 2017-9-23 10:58:44
 
设计目标:
               1、18W。
               2、6级能效。
               3、PD2.0 QC20.
               4、5V3A 9V2A 12V1.5A
liang099
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高级工程师
  • 2017-9-23 11:09:20
 
1T2WO]VCE`8S]B5YX)GSH(F.png U3GER80{8EWK[9XPX$[%HF9.png
B%]]K{Z@F_7ZYW6D5_T0Q3I.png Q(ZK][B0VC040YDOJIZM@}K.png
liang099
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高级工程师
  • 2017-9-23 11:40:10
 
因为使用肖特基考虑到整体效率,和MTBF,先选用RM8。当然EE19W应该也是可以的。
9GGR1UWB%WXSX}U~AXTA6{B.png 7`K@PRS%[7{M[F~G81QGYT1.png
RM8 Ae值在55 槽宽9.2
liguanghui2588
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实习版主
  • 2017-9-23 12:32:53
 
PD设计是哪方面
liang099
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高级工程师
  • 2017-9-23 14:16:01
 
USB协会推出的新的充电器发展方向,集合了手机充电电脑充电,后面的PPS更是集成了QC  华为 OPPO等。
liguanghui2588
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实习版主
  • 2017-9-23 14:28:22
 
有时间可以点评一下这个快充咋样http://bbs.21dianyuan.com/forum. ... p;extra=#pid1165946
记得苹果8带PD功能
lahoward
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  • 2017-9-24 05:38:54
 
这个解释好像不太对,USB PD = USB Power Delivery,提供更大的功率而已,最大可达到100W,各种设备都可用,并非专门针对充电器。

liang099
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  • 2017-10-2 08:40:20
 
这个看个人理解了,PD是从5V-20V 你的终端带PD协议自然是可以不是局限设备。
liang099
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  • 2017-9-23 15:31:14
 
先计算变压器参数,这种宽电压输出的主要计算重点个参数能不能同时满足5V 9V 12V
7USRV}%3{X`(UL09@FW1MBD.png O`I~TM(LY%ZM27C9`29P99F.png JP]}])F8VHKZG3A_J}8(G.png
liang099
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  • 2017-9-23 16:21:02
 
第一步:变压器验证
1、匝比确认:54:5
12V:
Vor=(Vo+Vd)/NS*NP=(12+0.6)/5*54=136.8
Vds=Vinmax+Vor+漏感(90V)=602
12V:
(Vo+Vd)+Vinmax/Np*Ns=47.2
2、峰值电流计算
Iav=Po/η/Vinmin =18/0.84/108 =0.198A
Ipk=Iav*2/Dmax =0.198*2/0.45=0.88A
3、饱和验证
ΔB=Lp*Ipk/Np/Ae=0.23
4计算次级线径
Io/(股数*3.14*线径)开根号/4<0.8
5、计算初级线径
Irms/(股数*3.14*线径)开根号/4<0.8
变压器通过以上几个参数计算基本变压器就计算出来了。
Lp:800uHNP:54T    0.27
Ns:5T      0.55*2
VCC:18T  0.2
三层绝缘线:可以使用多股三层绝缘线
XLF_6{__X[VJH)13OPC7.jpg
liang099
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  • 2017-9-23 16:48:36
 
1、F1 Irmsmax=Iav/0.6*2=0.66A   2是考虑温度系数 0.6降额
保险丝有一个重要参数I方T  0.5*Ipk2*t小于额定值的百分之30最佳,这个值取小了会在冷机开机时冲断保险丝。用示波器冷机的时候测试浪涌电流峰值和时间计算。
      Ir2t <= 30% If2t     100,000次
      Ir2t <= 38% If2t     10,000次
      Ir2t <= 48% If2t     1,000次
以上参数仅供参考每家有点区别。
这里选择1A/250V
{%{(`7)DPKN{@W`)[60ZFCE.png
liang099
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  • 2017-9-23 17:53:59
 
2、NTC
这里NTC用来衰减浪涌电流,因为在冷机的时候就是电容没电的时候,充电的瞬间相当于短路的,浪涌电流最明显的就是插头片打出糊点。
SO9T%QXCDBWKM{(HV3~[R5M.png 浪涌电流=最高输入电压/25度R值
最大稳态电流:连续通过的电流小于这个值。一般按经验取主要看温度
这里选择5D-7
liang099
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  • 2017-9-23 18:44:08
 
3、压敏电阻:
V1ma=a*Vinmax/b/c    a:电压波动系数1.2  b:压敏误差系数0.85 c:压敏老化系数 0.9
         =1.2*374/0.85/0.9
         =487.9V
1000/2=500A IEC61000-4-5浪涌波形发生器对外输出有2欧的电阻通容量500A,考虑到流通容量随次数增加衰减需选取2倍。

DQVV$I8UOKW%[1~@]E6XQ9H.png
这里选择7D471

liang099
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高级工程师
  • 2017-9-25 10:11:05
 
4、桥堆选择:
Vd=2√2*Vinmax=2*Vinmax=747V
BR1=5*Iav=5*0.198=1A
桥堆的反向电压选取有个注意的地方就是压敏2端的残压。
最大限制电压是指压敏电阻器两端所能承受的最高电压值,它表示在规定的冲击电流Ip通过压敏电阻时次两端所产生的电压,此电压又称为残压,所以选用的压敏电阻的最大限制电压(Vp)(残压)一定要小于被保护物的耐压水平Vo,否则便达不到可靠的保护目的。
Vd=775*1.1=852.5V 471最大残压775V
使用1A1000V
RUZV{[3){[)KP8LSEI47EZE.png
LBD_J388PT]Z]1UYSB81MV7.png

liang099
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  • 2017-9-29 17:07:56
 
FEE1125FE21703A23074E1EAF46DECB2.jpg PCB前2天就到了一只没时间发
liang099
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高级工程师
  • 2017-10-1 15:33:39
 
QQ图片20171001153904.png 这个地方要提下三端稳压的C4电容变压器计算上图12V计算出来的电压是43V所有这里要放50V的电容
liang099
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高级工程师
  • 2017-10-1 15:35:48
 
QQ图片20171001154104.png 现在基本上PD芯片里面都带了补偿和FB引脚所以431的补偿和FB电阻可以不装。
liang099
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高级工程师
  • 2017-10-1 15:44:44
 
PD认证出来后为了防止20V的设备和5V设备切换顺坏设备,所以IC上会有一个VBUS脚用来放电,CC1CC2有一个通讯就可以了,所有PD线才有3根就可以了,如果是母座的就要四根,不是PD的终端理论上是输出的P管截至吴输出,但是有TYPE-C的设备在CC1CC2对地加了一个5.7K的电阻来破解这个协议也是能充的但是应该只有5V.
liang099
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  • 2017-10-1 15:46:03
 
liuxiaofei126
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  • 2017-10-8 08:45:35
 
那个类似u的小设备是诱骗装置吗
guduyuanyuai
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  • 2017-10-6 11:04:07
 
楼主,这个软件怎么用,我看了很久也米看懂!
black_cheung
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  • 2017-9-23 20:11:50
 
这个变压器磁芯数据的网址或电子档资料可分享下?
eejob
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  • 2017-9-27 19:39:09
 
18W 用RM8,老板允许啊
liang099
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  • 2017-9-29 17:08:31
 
不能告诉老板
black_cheung
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  • 2017-9-23 20:10:29
 
这个是实际案子吗?PCB有尺寸及外观要求?
liang099
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  • 2017-9-25 08:26:13
 
是的,一个实际的项目,板子今天应该回来。
liguanghui2588
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  • 2017-9-27 21:52:27
 
楼主用的是那个芯片啊
liang099
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高级工程师
  • 2017-9-29 17:07:15
 
前面赛威的后面耕源的
liuxiaofei126
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  • 2017-9-30 07:41:31
 
问一下pd和qc3.0有啥区别
liang099
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  • 2017-10-1 15:19:43
 
QC是高通出的一款快速充电器的协议,因为连接器的电流限制采取了高电压。PD是USB协会出的一款协议,他的目的的一个充电器兼容所有数码产品,重手机到电脑。
市面上是没办法让这些五花八门的协议,所有现在出了PPS整合这些。
我是这么理解的,各位大神可以补充
liang099
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  • 2017-10-1 15:24:17
 
QC 是高通出的一款协议,主要是快充充电,应用的方向是手机。因为连接器电流的问题所说是提高电压来实现。
PD 是USB协会出的协议,他的目的是统一充电器兼容了多电压,小到充电器大到笔记本。
市场是不会让这么多五花八门的协议存活所有PPS是用来整合这些协议。
我是这么理解的请各位大神补充。
鸡腿
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  • 2017-10-1 17:10:17
 
现在pd很多到20v,为何房主不干到20v呢,我搞得一个30wpd方案跟你完全一样
liang099
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  • 2017-10-2 07:20:19
 
30W有不过没用这种方案还是推荐能支持 QC3.0 QC4.0 PD3.0 PPS的。你们测试治具那买的。
liang099
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  • 2017-10-2 08:37:00
 
这家的只能QC2.0 和 PD2.0
liang099
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高级工程师
  • 2017-10-2 08:39:04
 
你30W的次级用多粗的线。
鸡腿
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  • 2017-10-2 12:47:41
 
治具是根源的供应商提供的联系人,3a电流次级0.8mm线一根,温度106℃,AC90V40℃环温
liang099
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  • 2017-10-4 20:11:16
 
liguanghui2588
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  • 2017-10-6 15:09:42
 
3A电流最好线粗一点,留一定的余量
liang099
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  • 2017-10-7 11:14:30
 
变压器参数能不能发出来
liang099
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  • 2017-10-7 12:16:16
 
变压器参数能不能发出来
liang099
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  • 2017-10-9 19:57:53
 
开关管峰值电压及波形。 ]C%})U9CS5(]@25`]YJF7A2.png G_(PI]R[{P}C`7S9P2HA}(S.png UVVYJ)J87RMKH~VN_W}~N[L.png

liang099
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  • 2017-10-9 20:02:53
 
%~4BZH69U_)($`G}YL61H~B.png NB`HP1V)2(F`]MPQNV_922T.png UE%U{SQD[JP[3BFX$SK$ZCT.png
整流反向电压及波形
liang099
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  • 2017-10-9 20:06:36
 
3)68`DI`SVWQ85EQ_U4TD1J.png 30RC{)XO3B3PB1OES@}G7XU.png H{~R93Y1SLZN2_G${0KN[FQ.png HOD}S7WWR]PU0Y3R%0}%[PH.png L45CD~[5A21L])]X}X_DO]D.png W2CY%GY]DAFE73]IS%XV0FM.png
VCC电压测试
liang099
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  • 2017-10-10 09:36:50
 
$]%IVS52~BAUTCQ5K]ZI_XA.jpg )~K$R5GE`BYC@}CNK70]89L.jpg @_OAZLKBKKA}VSW{TE70LPG.jpg HGPOO2C69ALXA{CWI)9)A6R.jpg R{)2S(7[C[2***D]}{XC8)0.png WXX@}OFBDPIS7ST7Y2I{5EI.jpg
传导测试
liguanghui2588
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  • 2017-10-10 13:48:19
 
咱这个是设计的充电器,和电池充电的话还需要支持PD协议的充电板
liang099
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  • 2017-10-10 16:40:14
 
(LZ{GCO]I~_(_PYG~0OE4%O.png 6T0BG{(TED~3D%VR3BPKUOV.png 9557A%EHUG0@}G3}@3@FD78.png FZB}2M_6Q5REHIVQR(4RW]D.png
5V3A辐射数据
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  • 2017-10-10 16:57:15
 
$XOD@~}QNYWB4_%]AN(Q@67.png )CNZUPMU%Q@S0Q1[Q7R9I{S.png @P6[)8TV}@7WY98JJ7W{8GQ.png DFR3[%YCMT7IVG]F(R8Y]0I.png
9V2A 辐射
liang099
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  • 2017-10-10 17:18:18
  • 倒数10
 
0{Z]UA8@{RZ83GDYI9ME[{1.png 7VM9{[D{5]8%M%N_KJIQS_W.png FC[7J}TRT`T]UYAWHCO8UBY.png P}_Q957D0J7~IW9WN~}GW5K.png
12V1.5A辐射报告 读点的图没找到读完5个点
liang099
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  • 2017-10-10 17:26:38
  • 倒数9
 
6T_6@TD~HWSAG{87}WYZ4.png ~ZL29WM)]@59D%7L41MJDUO.png
BOM资料
liguanghui2588
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  • 2018-1-3 22:33:20
  • 倒数4
 
这个快充最大电流多大
拒绝变帅
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  • 2017-10-10 14:12:05
 
VCC为什么设定这么高?徒增加损耗。
鸡腿
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LV8
副总工程师
  • 2017-12-7 11:09:35
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不好意思,忙出屎才回复,变压器用的PQ2016,参数如下:
Vds最高560V还是多少,用的600V MOS,输出同步MOS VDS在90V以下,用的100V的MOS
感量500u
Snap1.jpg
拒绝变帅
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LV10
总工程师
  • 2017-10-10 14:10:56
 
楼主,六级能效的数据有吗?
liang099
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LV6
高级工程师
  • 2017-10-10 17:39:20
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VIO09XNK13HVIM9O$$PDK@E.png
能效
Daizhimei2010
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LV6
高级工程师
  • 2018-1-3 09:08:19
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楼主,这个是PD电源的效率,是测哪个位置的,3.6V输出怎么样呢
liguanghui2588
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LV7
实习版主
  • 2018-2-28 14:36:36
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这个效率还是不错的
aasda123
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LV1
本网技工
  • 2017-10-21 10:24:24
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电容电阻的作用

电容电阻的作用
电阻电容加载二极管的上面的作用是什么?请教!
zxy_20120225
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高级工程师
  • 2018-2-28 08:51:22
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吸收
XIAOTU80
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版主
最新回复
  • 2018-3-12 09:44:54
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宽输入电压,设计变压器是按照最高的那个输出电压12V考虑而设计的?
那么低压输出时,采用这个按照12V输出设计的变压器,效率上有啥变化,跟直接采用按照5V设计的变压器?
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