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反激电源-基于FSZE1317IC

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xiangyq2010
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LV3
助理工程师
  • 2011-1-12 14:49:29
发这个帖子主要是想大家帮我看看这么设计电源有没有问题,还就就是帖子中我对Np的数值把握不好,想请大家给我指导指导。谢谢大家!!!
(想设计的是5W的LED电源)
1.根据设计电源的要求:输出电压Vo,输出电流Io,来确定电源的输出功率Po
输出电源功率Po = Vo × Io......................(1)
输出电压为18V,输出电流为320mA
Po = 18 × 0.32 = 5.76 W
2.设定一个电源的效率η来确定电源的输入功率。η= 80%,这个数值在电源还是比较容易 实现的。Pin = Po / η......................(2)
需要设计的电源的输入功率为Pin = 5.76 / 0.8 = 7.2 W
3.根据电源的输入电压Uacmin~Uacmax ,确定电源的整理后的输入电压
Vinmin = 100 V,Vinmax = 370 V(大致的一个数值)
4.反激电源(BOOST-BUCK)的电源设计是在最恶劣的条件下设计,即在最小输入电压 (Dmax)的时候设计。(宽的占空比对应低输入电压,窄的占空比对应高输入电压。 这个可以从能量转换理解)。
所以,在设计反激电源时,输入电压选择Vinmin = 100V
输入平均电流Iavg = Pin / Vinmin......................(3)
Iavg = 7.2 / 100 = 0.072 A
5.根据伏秒积相等原则 Vin × Ton = Vor × Td .......(4)Vor为副边反射到原边的电压,
Td为副 边二极管导通时间。根据(4)可得Vin × Ton = Vor ×( 0.8 × T - Ton ......(5)
(为保证电源工作在DCM断续模式,Toff设为0.2 T。)



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由(5)得到Dmax = 0.8 × Vor / ( Vinmin + Vor )......(6)
Vor90 VDmax = 0.8 × 90 / ( 100 + 90 ) ≈ 0.38
6.由面积公式 :1 / 2 × Ton × Ipk = Iavg × T,所以得到Ipk = 2 × Iavg / Dmax......(7)
由公式(7)得到Ipk = 2 × 0.072 / 0.38 ≈ 0.38 A
7.由电感公式:ΔI = ( ΔV × ΔT) / L得到
Ipk = ( Vin × Ton ) / L推导Ipk = (Vin ×Dmax ) / ( L × Fs),Fs为开关频率
L = (Vin × Dmax ) / ( Ipk × Fs)
FSZE1317芯片的开关频率FS = 50 KHZ。
L = ( 100 × 0.38 ) / ( 0.38 × 50000 ) = 2 mH
8.AP法计算所需要的磁性
AP = Aw × Ae = { ( L × Ipk^2 × 10000 ) / ( 450 × ΔB × K0 )}

考虑到变压器温度等,磁性选择EE16Ae = 19.0 mm^2
9.计算原边的匝数:Npmin = ( 1000 × Lp × Ipk ) / ( Ae × Bsat )
Npmin = ( 10^6 × 0.002 × 0.38 ) / ( 19 × 0.3 ) ≈ 133
这边能计算出最小Np的数值但是却不会取NP的数值?应该考虑加气隙了。主要就是卡在这边了?????想看看大家是怎么取的?
10.上面Vor = 90 VVor = Ntr × ( Vo + Vd )Ntr为变压器匝比,Vd为副边二极管压降,
Vd = 1 V,则Ntr = Vor / ( Vo + Vd )Ntr = 90 / (18 +1 ) = 4.73
11.Ns = Np / Ntr
12.辅助绕组(偏压绕组),根据需要的vdd电压来确定。FSZE1317Vdd = 19 V
( Vo + Vd ) / ( Vdd + vd ) = Ns / Na
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ahu5
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初级工程师
  • 2011-1-12 18:42:13
 
为保证电源工作在DCM断续模式,Toff设为0.2 T这条
这条是不是写反了
Ton是0.2吧
YTDFWANGWEI
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  • 2011-1-12 20:20:37
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是描述的问题,是指在MOS管关断过程中,有0.2的时间不传递能量。
ahu5
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最新回复
  • 2011-1-24 15:07:25
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哦,不好意思,是我没看仔细
xiangyq2010
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LV3
助理工程师
  • 2011-1-13 10:40:44
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Toff是死区时间,《开关电源设计-第二版》书中有写到为了保证电源工作在DCM断续模式,要留0.2倍的周期时间(P21页)。上面的图片没有显示出来,再传一下
YTDFWANGWEI
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  • 2011-1-12 20:23:06
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从头到尾看了,过程很清晰啊,没问题,变压器原边绕组就按照你计算的取就可以。按照这个匝数绕出来的变压器电感肯定大于2mH,根据匝数及电感计算气息就可以了。
xiangyq2010
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LV3
助理工程师
  • 2011-1-14 12:16:15
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谢谢指点!我查了一些资料,了解到开气隙主要是为了防止磁芯的饱和和存储能量。气隙开的小容易产生饱和,存储的能量也少;气隙开的大,存储的能量大,但是漏感会增加,到时系统的能量浪费也会增加。不知这里理解气隙的功能对不对???对于回复的指导我这么理解不知道有没有偏差,还望指出。在EE16的磁性骨架上绕上计算的匝数133匝,在没有开过气隙时候测电感量应该(一定??)大于2 mH的,所以要开气隙(研磨EE16磁芯的中心柱)。研磨气隙的程度可以根据测得的电感量到2 mH为止(假设这时开的气隙为la1)。我增加绕线的匝数达到150匝数,在没有开过气隙的磁芯上测试电感量应该比第一次测的电感量还要大,所以在150匝数的时候研磨的距离(la2),比la1要大(la2>la1)。
写到这里我就有个疑惑,其实我就没有必要算气隙长度啊?我主要研磨一点磁芯测一下电感量,研磨一点磁芯测一下电感量这里不断的重复就可以了啊?不知这样对不对?
还有就是匝数有了最小匝数这个下限,那有没有一个上限呢?如何确定呢?
YTDFWANGWEI
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  • 2011-1-14 12:35:43
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1、对于一个磁芯确定的变压器来说,气息、匝数、电感只需要满足两个第三个就确定了,你已经计算得到了匝数、电感,可以通过调整气息来满足要求。
2、匝数太多会造成损耗等的增加,个人觉得满足最小匝数要求就可以了。
xiangyq2010
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助理工程师
  • 2011-1-14 13:21:59
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感谢版主的回复!对于版主所说的最好选择最小匝数。我选择Np = 133,Ntr = 4.73,那么对于Ns = Np / Ntr = 133 / 4.73 = 28.11。就匝数要以整数来绕制的原则,我把Ns 取成29,则Np = Ns * Ntr = 137.17,这样视乎对于要满足Ntr为4.73的匝数比,又要满足Np,Ns均为整数的困难不小啊???
想询问我取Ns为29,Np为137,计算Ntr = Np / Ns = 4.724,这样就改变了原来设计方式中的匝比Ntr,这样的是否可取????毕竟原来的匝比是因为自己设定反射电压为90 V时在定下4.73这个匝数比的,只不过现在改变了匝数比后的反射电压变成了Vor = Ntr * (Vo+Vd) = 4.724 * ( 18 + 1) = 89.756 V了。在最后取各个绕组的匝数时候,略微改变一下匝数的比率是允许的吗???
YTDFWANGWEI
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  • 2011-1-14 13:27:49
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1、匝比是4.73只是一个计算值,保证在这个计算值周围就可以了,象你说的原边取133,副边取29,一点问题都没有,电源会自己调整占空比来适应的。
2、你更改了匝比,反回去校验一下反射电压,占空比,只要在允许的范围内,就是没有问题的。
xiangyq2010
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助理工程师
  • 2011-1-14 16:16:23
  • 倒数2
 
谢谢版主的解答!
eric.wentx
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  • 2011-1-12 21:59:42
  • 倒数8
 
评价,思路清晰,解决正确,可以依此进行设计,Np的确是一个最小匝数,电感量也是最低电感量,数值上这得折中考虑整个电源的性能,可以适当加大原边匝数.
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