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原创 2018 长园维安• 电源原创 DIY 设计分享大赛

240W高功率密度AC/DC电源 95%效率 PFC+LLC+SR

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lf1316782417
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高级工程师
  • 2018-5-11 20:09:57
    之前做的500W电源电源模块以接近收尾,借鉴设计思路在做个150W的,技术性能方面重点突出效率和功率密度。(满载功率以提升至240W)
160943yzbyfbf8k44vhn4h.png.thumb.jpg
lf1316782417
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高级工程师
  • 2018-5-11 20:23:19
 
之前做的500W电源,先拿出来给大家做过参照!

电源外形 防水型和栅栏端子型

电源外形  防水型和栅栏端子型



lf1316782417
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高级工程师
  • 2018-5-11 20:29:51
 


防水2.png


做了两种外形的,一种是防水型的,一种是栅栏端子型
在参照下裸机:

500W 裸正.png

500W 裸反.png

裸机尺寸:120*70*22.5mm


XXR500 数据参数表格.doc (197 KB, 下载次数: 244)
lf1316782417
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  • 2018-5-11 21:02:50
 
言归正题!

当前150W电源模块打算采用如下方案实现

PFC :采用FAN7930C,这个IC是CRM模式的,参数设计合理可以完全工作在准谐振状态,对提高效率有很大帮助。二极管可以选用低压降的快恢复二极管,这个方面对提升效率也有帮助(CCM模式用碳化硅至少有1.5V的压降,CRM模式可以忽略二极管的反向恢复问题)。这个芯片的最大特色是有输入继电器控制功能!在电源启动完毕后能直接控制继电器短路限制浪涌电流的启动电阻,可改善效率。这个IC的静态功耗也不高,我最喜欢的是它的外围器件少,PCB走线简单。
FAN7930C(CRM模式PFC).pdf (1.69 MB, 下载次数: 345)
lf1316782417
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高级工程师
  • 2018-5-12 20:32:43
 
    热设计方面,由于功率不大,只要效率够高,散热片什么的都可以省略。
    所有功率器件打算都采用表贴元件,直接利用PCB散热(目前选取的几种封装有SMC、TO-252、PQFN 5*6几种,只要单个器件功耗不大于0.5W且摆放位置较分散,温升就可以控制的很好)。
    PFC部分和LLC初级的MOS管选: WMx16N60FD W0860016 V3.0.pdf (588.43 KB, 下载次数: 366)
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高级工程师
  • 2018-5-12 23:14:25
 
关注学习。
长园维安
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本网技师
  • 2018-5-14 20:41:21
 
感谢参与,TO-252封装 WMO16N60C2样品尽快发出。WMO16N60FD需要等一等。
hwx-555
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总工程师
  • 2018-5-22 10:01:53
 
EMC方面有没考虑进去,这方面对效率有一定影响,如果单纯考虑效率不一定真实。
lf1316782417
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高级工程师
  • 2018-5-22 16:42:10
 
    EMI以考虑,没意外的话能直接过军用的CE101、CE102,过常规民用的应该也没问题。以前做过很多类似的电源,相关型式试验都做过,心里还是比较有数的。
hwx-555
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总工程师
  • 2018-5-22 16:47:51
 
有EMI元件在,95的效率做得不错了
五六电源
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高级工程师
  • 2018-5-13 08:01:23
 
这500W,散热够么,是不是要另加散热。
lf1316782417
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高级工程师
  • 2018-5-13 09:22:45
 
  环境温度45℃,无需任何外加散热条件,放置在木桌上裸奔能出350W,温升约35℃。若悬空放置,裸奔能出500W,温升约40℃
    若固定在300mm*300mm*1.5mm金属板上,能输出500W,温升约28℃。
    具体可参靠减额曲线。

    96%的效率,即使是500W输出,其实热损耗也不大,大约21W。
五六电源
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高级工程师
  • 2018-5-13 09:32:59
 
嗯,96%的话,应该差不多。
lf1316782417
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高级工程师
  • 2018-5-13 08:17:35
 
    本设计主要针对220V+-20%输入设计。对于110V输入电压,输出功率减半。

    PFC部分的主要参数计算如下:
    PFC计算1.png
    PFC工作在CRM模式下,即使负载固定不变,开关频率也很难确定,那么选取一个固定参照点处的开关频率就很有必要,我个人喜欢将这个点取在满载工作点、220V输入正弦波峰值处(对于CRM模式的PFC、特定负载,正弦波峰值点的开关频率是最低)。
    CRM模式下,PFC可准谐振工作,这对提高设计的开关频率、减小磁性元件尺寸,提升效率很有帮助。CRM模式下,切准谐振工作,MOS管的开关损耗计算就特别复杂了,但相对也很有意思:
    在负载固定的情况下,输入电压瞬时值越高开关频率就越低(这对减少开关损耗有利),但准谐振能抽走的MOS管Coss能量就约少(这对减少开通损坏不利)。
    在负载固定的情况下,输入电压瞬时值越低开关频率就越高(这对减少开关损耗不利),但准谐振能抽走的MOS管Coss能量就越多(这对减少开通损坏有利)。
    在负载固定的情况下,输入电压瞬时值越低电流就越小,且准谐振能抽走的MOS管Coss能量就越多,虽然开关频率高了,但开关损耗却不会明显增加。
    当输入电压瞬时值低于二分之一PFC输出电压时,准谐振能抽走MOS管Coss全部电荷,能实现零电压开通。
 MOS管的Coss不是一个恒定值,且变化不是线性的,想算准PFC的开关损耗特别不容易,只能凭经验估个大概。


lf1316782417
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  • 2018-5-13 20:11:44
 
    LLC部分,增益与效率折中选取,K值取7.

    设计参数如下:
LLC计算1.png
LLC计算2.png

LLC计算3.png

LLC计算4.png

LLC增益传递函数:
LLC计算6.png








lf1316782417
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高级工程师
  • 2018-5-13 20:38:50
 
    LLC增益曲线:

LLC计算7.png

发帖子,图片的显示大小怎么调整呀,知道的说下!
lf1316782417
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  • 2018-5-13 20:54:44
 
LLC计算8.png
hjw566
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  • 2018-6-8 10:15:20
 
MARK ...
hjw566
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  • 2018-6-8 10:22:32
 
你的PFC电感计算公式是怎么推导的 ?



PeterXu
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  • 2018-5-14 09:29:51
 
看到背面有一个控制器,您这个是数字控制吧?
lf1316782417
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  • 2018-5-14 16:01:44
 
哪个500W的参照品确实是数字电源,一个人搞着玩的,花了快半年时间,太折腾了。目前要做的这个150W的是纯硬件的,但设计风格都一样,半导体功率器件全表贴,依靠PCB散热,四层板布线,结构紧密,支持灌胶工艺。
niyin
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  • 2018-5-14 16:49:38
 
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lf1316782417
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  • 2018-5-14 17:09:56
 
    项目尚未完成,部分参数可能会在调试过程中更改,成品做完了在整理好一起贴出来共享。
lf1316782417
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  • 2018-5-14 17:25:26
 
    电路图画好了,最终电路可能会根据PCB布线需要做些更改!

    PFC部分:          以变更,更新日期:2018年6月24日
电路图1.png

电路图2.png
电路图3.png
lf1316782417
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高级工程师
  • 2018-5-14 17:26:18
 
    LLC部分:    以变更,更新日期:2018年6月24日
电路图4.png

电路图5.png

电路图6.png
niyin
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  • 2018-5-14 17:51:06
 
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cyx7610
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  • 2018-5-14 21:05:33
 
应该是通过VCC来控制的吧。
niyin
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  • 2018-5-14 22:17:30
 
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lf1316782417
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  • 2018-5-14 22:53:17
 
PFC芯片 FAN7930C含缓启动继电器控制功能,仔细阅读一下FAN7930C的数据手册。
niyin
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  • 2018-5-14 17:53:07
 
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lf1316782417
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  • 2018-5-14 23:01:59
 
    可以,这个方案我以前做过750W的。
    PFC部分功率再大就不合适了!可考了换交错CRM模式的PFC方案。
 LLC部分,重点要考虑L6599的驱动能力,可以在后面加一级推挽。

lf1316782417
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  • 2018-5-15 08:51:08
 
    PCB布局整的差不多了,表贴器件全放反面,到时用3D打印机整个外壳,灌胶处理。    (原理图有所变动,等布完板再在帖子里更正过来)
    PCB尺寸:100mm*51mm

PCB1.png




niyin
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  • 2018-5-15 09:06:09
 
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lf1316782417
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  • 2018-5-15 22:52:44
 
    PCB布局以完成。

    PCB2.png


    PCB3.png
PeterXu
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  • 2018-5-16 09:54:44
 
MOS放在PFC电感和LLC变压器下面会不会导致EMI很差啊?
lf1316782417
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  • 2018-5-16 11:04:49
 
    不会。你这么想的原因是什么呢?说下见解。
PeterXu
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  • 2018-5-16 19:54:17
 
电感下面会有高频磁场,遇到MOS高频电流信号互相干扰导致??对EMI不懂,所以问的。。
还有就是控制器放在变压器下面,电流或其他采样信号会不会受干扰?
lf1316782417
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  • 2018-5-16 23:37:38
 
    是有这个可能,不过具体得要看磁芯元件设计、高了磁场强度及分布。PCB布线方面得看高频电场分布、弱信号与高频强电场间距、屏蔽设计等……。    我这个设计肯定是没问题的。十多年前刚开始学设计电源时在这方面出过很多问题,教训深刻的很,掌握的常识不少,不会出错。

lf1316782417
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  • 2018-5-17 00:12:38
 
    1 MOS管放在电感下面:电感下方确实会有一小部分泄漏的磁场,MOS管驱动对这小部分的磁场的免疫能力还是很强的(G级驱动这是个强信号先),其次在布线时我会在MOS与电感间架一层铜箔做屏蔽,我还记得在其它同样布局的电源板实际测试时,看不到其他丝毫杂波。

    2 控制IC放置在变压器下方:有没有干扰及干扰的强弱具体要看:
       a 变压器的放置方式:卧式的就比立式的干扰小的多,这是因为卧式变压器磁场极化方向与PCB线路的磁场耦合方向是不一致的,干扰耦合不进去。我采用的变压器是卧式的。
      b  控制IC各信号线对干扰免疫强度:电路设计上以在关键位置加了滤波处理。
      C  PCB走线环路面积:环路面积越小能耦合的噪声就约少,这个以特别注意。
      d  屏蔽层:这个设计是打算采用4层板,屏蔽设计坑定不会少,这多抗干扰也有帮助。

    我对自己布板的水平还是很有信心的,毕竟做了10多年的电源,不会太差。
lf1316782417
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  • 2018-5-18 07:35:30
 
………………
PeterXu
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  • 2018-5-18 10:02:58
 
解释的很好,学习了。。表示layout新手,对信号走线和屏蔽很多不懂的地方。期待您的测试波形!!
cyx7610
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  • 2018-5-16 07:25:02
 
输出电压是多少伏?
lf1316782417
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  • 2018-5-16 11:05:18
 
24V的
lf1316782417
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  • 2018-5-16 23:41:19
 
PCB设计基本完成,明天自己再审核一遍就发出去打样。

PCB4.png
xd285070
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  • 2018-5-18 00:29:35
 
学习下
lf1316782417
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  • 2018-5-18 16:20:07
 
PCB5.png
long609689209
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  • 2018-5-31 10:31:21
 
要是有个完整的原理图学习一下就好了
cyx7610
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  • 2018-5-30 07:47:53
 
24V效率应该可以达得到。
lwp766
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  • 2018-5-17 09:37:46
 
围观学习
lf1316782417
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  • 2018-5-18 16:05:07
 
    磁性材料通通是自己绕制的,打算做3套。

磁材1.png   输入共模电感:磁芯 天通TS7 环形 16*9*8   0.63mm漆包线  30匝*2

磁材2.png 输入差模电感: 磁芯 CSC铁硅铝  CS127125    0.63mm漆包线  50匝

磁材3.png 输出差模电感:  磁芯 CSC铁硅铝  CS127125   1.45mm漆包线  11匝

磁材4.png LLC谐振电感:  磁芯  杂牌厂家 PC40铁氧体  PQ2016  0.1mm*25丝包线    27匝

磁材5.png PFC电感(有三层绝缘线的): 磁芯  杂牌厂家 PC40铁氧体  PQ2016  0.1mm*25丝包线    39匝  (另外两个辅助绕组为三层绝缘线 0.2mm  ,分别为4匝和2匝)



变压器明天再做!
PeterXu
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  • 2018-5-18 16:27:23
 
LLC谐振电感用PQ2016,是不是体积太大了?
lf1316782417
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  • 2018-5-18 21:24:46
 
是的,PQ2016做谐振电感,80kHz至少能出600W。我手上有很多现成的PQ2016,所以就直接选来用了。选体型更小的磁芯感觉也蛮尴尬的,PCB缩的太小了,控制电路、功率器件就摆不下,还影响效率和散热(若不缩PCB空出一大片地方不用看着心里不舒服,有点强迫症,非得把PCB填的满满的)。变压器体型也可选更小的,但考虑散热和控制电路摆放就没有做最大限度的缩减尺寸。
lf1316782417
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  • 2018-5-18 21:40:29
 
    我也觉得好的器件都大材小用了,减小体积既然不好实施,那就扩充输出功率吧。标题虽然是150W,其实改改参数做到240W也比较容易,后面调试顺利的话我会试试看。设计保守点也好,不会给自己添加太多负担。
xd285070
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  • 2018-5-18 21:45:17
 
2016,80K,做谐振电感出600w,兄弟能否提供个参考参数
lf1316782417
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高级工程师
  • 2018-5-18 22:24:01
 
@   xd285070


下面是之前做过的600W整流电源LLC部分的主要参数,供你参考

无标题1.png
无标题2.png
无标题3.png

lf1316782417
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高级工程师
  • 2018-5-18 22:27:12
 
@   xd285070

下面是600W LLC谐振电感的参数核算:

无标题4.png
无标题5.png

lf1316782417
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高级工程师
  • 2018-5-18 22:32:48
 
@   xd285070

600W谐振电感 磁材图(注:我的500W电源与600W电源是共用的一个规格的谐振电感):

无标题6.png
xd285070
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副总工程师
  • 2018-5-18 22:52:13
 
感谢--
我有几个疑问啊,600w输出,我们不算效率,半桥llc,200v的半桥,变压器也是3a有效值电流,正玄波还得来个1.414倍,4.2a的峰值。在加上个激励电流,你500uh的电感,峰峰值2.5a,有效值就是1.25a了,峰值就是1.25+4.2=5.4a了,如果考虑下动态过流点,算个8a不过分的。
--
好结果出来了,3a的有效值加1.25a的峰值=4.25a的有效值电流,单边峰值5.4a,峰峰值11a,电感60uh,ae=60.磁芯的B取0.2,NP=20圈?线径0.1*25*2?
--
电感NP=Ipk*L/(B*AE),11a*60uh/(0.2*0.6)=55圈,看是我算错了,还是你算错了

xd285070
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LV8
副总工程师
  • 2018-5-18 22:55:36
 
最近在调一个720w的lcc电源,那谐振电感发热是相当的严重,最后换成pq3535还算差不多,电感80uh,谐振峰峰值电流15a。用了0.1*240的线,绕了27圈的,pq3535.
--
所以对你这个2016能出600w表示比较好奇啊
lf1316782417
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高级工程师
  • 2018-5-19 00:05:27
 
你把参数和实物图发我看看,最好有加工图纸,我帮你分析
lf1316782417
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高级工程师
  • 2018-5-19 11:27:22
 
    谐振电感用丝包线并不是股数越多越好,限制条件还是很多的。对于720W的LLC电源80kHz左右的开关频率的话用PQ2620就足够了,也不会太热,0.1*75的丝包线就够了。股数太多、匝数太多临近效应会特别严重,即使用丝包线也不会例外。
    应该是你的计算有问题,可能是用了丝包线就忽略了临近效应,其实这个是不能忽略的(发热更小的肯定是更合理的)。

    具体问题具体分析,能否看看你的设计
hunter4051
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  • 2018-5-25 13:08:16
 
能不能直接把Matchcad文件发上来,多谢分享!!
lf1316782417
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高级工程师
  • 2018-5-21 15:09:07
 
    PCB以到,做了10片。
无标题7.png



申请的长园维安MOS管
无标题8.png
lf1316782417
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高级工程师
  • 2018-5-21 17:33:25
 

简单的外壳设计:

结构1.png

结构3.png


3D打印设置(PC耗材):
结构2.png

结构4.png
lf1316782417
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  • 2018-5-21 22:58:25
 
磁材6.png   变压器 磁芯EFD30  初级0.31mm漆包线 两股 52匝       次级0.53mm漆包线 5股 6匝 *2       初级电感量1100uH


绕的太折腾,暂时绕了一个。

lf1316782417
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  • 2018-5-22 16:46:59
 
外壳打印好了,打印效果看着有些伤心。

外壳7.png
lf1316782417
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  • 2018-5-24 11:44:30
 
开始焊板子了,还有部分物料没有到,估计这个周末能开始调试。

焊板1.png

PeterXu
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  • 2018-5-26 09:32:50
 
请问PQ2016的磁芯PFC一般可以做多少W?我打算用PQ2620磁芯做200W的不知道行不行?另外同时焊了这么多块板子是采用不同变压器参数作对比测试?
lf1316782417
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高级工程师
  • 2018-5-26 11:27:42
 
   通常 PQ2016做PFC电感 220V+-20%输入的电源能出300W(150kHz频率) 90V~264V输入的电源功率减半,这个得要看个人能力!技术NB的能做到500W不止

    用PQ2620做200W完全没问题。
如烟随风
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本网技师
  • 2018-5-26 14:45:21
 
楼主可以把原理图和pcb分享一下让我们学生学习一下吗
lf1316782417
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  • 2018-5-26 15:32:13
 
    PCB以焊接完毕

    电源裸机1.png

电源裸机2.png


电源裸机3.png
hwx-555
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  • 2018-5-28 07:59:14
 
功率密度很高
hwx-555
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  • 2018-5-29 11:13:39
 
安规上,大电解尾端楼主是怎样处理的
lf1316782417
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高级工程师
  • 2018-5-29 21:52:26
 
    打胶或者帖绝缘胶带。
    大电解尾部的两个固态电容也是初级的,且壳体是绝缘的,绝缘间距够了。


PeterXu
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  • 2018-5-30 08:25:05
 
输出搞了好多固态呀
lf1316782417
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  • 2018-5-30 11:27:56
 
    输出滤波就3个,另外2个是辅助供电用的,主要是考虑寿命问题,小直径的电解寿命不长。输入电解是105度、12000小时的,整机寿命设计还是比较长的。
PeterXu
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  • 2018-6-1 21:35:22
 
现在调试好了吗?期待您的测试波形和数据
binganzhu
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  • 2018-6-21 08:27:33
 
用固态后可以大幅度延迟寿命,不过成本是不是能接受,固态贼贵。
cool007
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  • 2018-5-28 09:33:20
 
求教输出差模的计算方法!
这个有什么文献参考吗?
lf1316782417
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  • 2018-5-29 10:31:55
 
    输出差模滤波多用共模电感的差模感量配合后面的电解电容和瓷片电容滤波,设计原则是经LC滤波后最终输出纹波能满足所需的技术要求。
lf1316782417
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  • 2018-6-5 22:28:30
 
    最近空闲了,开始调电源!

    先调LLC。
    太长时间没用过L6599了,IC的工作参数基本不记得了,调试过程就规范细致点,避免出错。

    先单独调试LLC的控制部分,最小工作频率设定为54kHz,软启动起始频率设定为300kHz,间歇工作频率点设定为180kHz,死区时间芯片固定为大约400nS。


调试 控制1.png

调试 控制2.png

调试 控制3.png

调试 控制4.png


lf1316782417
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  • 2018-6-5 23:01:26
 
    试验室现有的直流可调电源最大输出电压是204V,达不到LLC输入母线的420V,为能使LLC控制部分能闭环,先将输出电压设定在额定值一半,切掉同步整流的电源(暂且先不调SR部分)。

    L6599辅助电源由外部加入,输出空载,将LLC的输入母线电压由0V往上慢慢调,先调到控制环闭环,无异常就继续将电压往上调,直到204V(我现有电源的最大值),观察下间歇工作频率点和设置是否一致。

    适当的加些负载,看看环路是否稳定(我大概加了5A电流,环路非常稳定),再看看MOS管是否能达到ZVS状态(由于电压没有达到原定的420V,LLC槽路的K值设的也略大,实际使用的MOS比设计选型的规格大多了,所以还没达到ZVS状态)。

调试 控制5.png

调试 控制6.png
hwx-555
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  • 2018-6-6 08:00:13
 
驱动和Vds电压交叉有些大
lf1316782417
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  • 2018-6-6 23:43:39
 
    是的,目前PFC没用上,输入电压不够高,输入电压到420V就好了。
lf1316782417
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  • 2018-6-6 23:55:44
 
    将同步整流控制加入,测得初级电流及次级MOS的驱动和DS波形(输入为204V,输出为11.89V,输出电流约5A)。

调试 控制 13.png
lf1316782417
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  • 2018-6-7 00:13:45
 
    PFC部分空载闭环后的驱动波形和MOS管DS波形,工作在准谐振状态!

调试 控制 14.png

调试 控制 15.png


    当移走控制部分外加的辅助电源时,这就尴尬了

 空载状态下,PFC的间歇周期太长了,大约700mS,加上缓启动继电器不断的消耗电能,靠辅助绕组供电就不靠谱了,PFC由于辅助供电掉电反复启动。看样子辅助供电方式得改改了!或是让PFC带上轻微的负载,加快间歇频率,避免辅助供电中断。
baigang
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  • 2018-6-8 17:15:18
 
lf1316782417
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  • 2018-6-10 22:09:17
 
    折腾了几天,解决了辅助供电问题,单独测试了下LLC部分效率,24V8A效率最大为98.2%,24V10A效率为98.1%。同步整流管发热比较高,远超预期估算,这个主要是因为RSK2000的同步率不高,没能完全发挥出同步整流的优势,后面打算将控制芯片换为FAN6208,看看效果怎样。
    PFC部分调试相对容易,空载调通就直接上半载,发热不重,再上满载(150W),发热比较严重的是主功率MOS管,温升有50度左右。
lf1316782417
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  • 2018-6-10 22:32:07
 
    整机功率初步扩展,230V输入直接能出240W,功率回路参数暂时没做优化,担心发热炸机,测试时单独加了个小风扇在一边吹。烤机1小时后测试效率——
    230V输入,24V10A输出,效率为94.8%。

    初步整测 1.png

初步整测 2.png

初步整测 3.png 输出电压显示值在23.99V~24.01V间跳动,输出电流测试用的分流器为1mV/2A的。

初步整测 4.png

效率:  (24V*5.001A*2)/253.1W=94.843%      

满载功率因数为0.985
lf1316782417
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高级工程师
  • 2018-6-10 22:51:59
 
    由于输出功率增加了不少,PFC的主功率电感参数需要再做调整和优化,对效率应该有0.2%的改善,且能改善PF值。

    同步整流控制IC若更换为FAN6208,并使用更低导通电阻的同步整流管,效率至少可提升0.4%。

    整个电路板由于没装散热片,且功率被扩充到了240W,发热较大的元器件就需要做些散热处理。PCB上发热最大的两个器件是PFC的MOS管和输入的整流桥。整流桥温升低于PFC-MOS,能承受的节温很高,耐损可靠,且损耗是负温度特性,所以能直接硬扛过去。PFC-MOS硬扛比较危险,我打算采用灌封胶导热或是贴焊铜片导热。
hwx-555
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  • 2018-6-11 08:02:51
 
功率和效率都推到很高的水准,不错
Coming.Lu
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  • 2018-6-11 08:16:29
 
窄电压,有时候是比较欺负人的。
lf1316782417
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高级工程师
  • 2018-6-11 10:31:43
 
    窄电压的PFC电感和输入滤波电感在体积上比较占便宜,其他都大致相同
hwx-555
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  • 2018-6-11 17:01:38
 
宽电压效率会损失些
Coming.Lu
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  • 2018-6-11 19:10:00
 
是的,窄电压PFC电感可以小很多,再加上频率稍跑高点,也就是现在这样的。
然后就是布局和EMI方面的考虑了。
lf1316782417
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  • 2018-6-10 23:00:04
 
    LLC的MOS管完全处在ZVS状态。
LLC ZVS.png



    PFC的MOS管处在准谐振状态。
PFC 准谐振.png
PFC 准谐振2.png

PeterXu
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  • 2018-6-11 12:22:28
 
输出电容只用了100uF,240W时输出电压波动多少啊?
lf1316782417
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  • 2018-6-11 22:31:18
 
    +-10V左右,没仔细观察,这个有公式可以计算的。
lf1316782417
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  • 2018-6-11 22:48:44
 
    今天重新优化了一下PFC电感,效率提升到了95%。

    继续将同步整流IC跟换为FAN6208,并将次级同步整流管更换为了导通阻抗更低的MOS,效率进一步有所提升,达到了95.2%。

测试 整机01.png
测试 整机02.png


    变压器、谐振电感和谐振电容目前整体参数并不是最优,继续优化效率应该还可以提升0.3个点,时间多就慢慢整。

    改来改去,改出了个新问题,电源开机不利索!我好想抓狂。 明天接着整。
sunnyelectronic
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本网技工
  • 2018-6-12 17:27:01
 
已发站内信
admin
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管理员
  • 2018-6-12 09:36:34
 
lf1316782417
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  • 2018-6-12 17:38:57
 
    电源开机问题妥妥的解决了,重新调整了一下环路参数,满载电压纹波峰峰值大约300mV,工频纹波成分比较大,后面继续调整或额外飞线加前馈补偿。
满载纹波.png 紫色是PFC电流,黄色是LLC谐振电流,蓝色是电压纹波。


lf1316782417
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高级工程师
  • 2018-6-12 17:45:22
 
    电源的起机波形!

空载:
开机 空载.png

半载:
开机 半载.png

满载:
开机 满载.png
lf1316782417
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  • 2018-6-12 17:55:48
 
    LLC谐振参数进一步优化,谐振频率下调到82kHz,整机满载效率达到95.48%,。LLC部分单独测试,效率为98.57%。

    LLC变压器绕组结构优化调整一下,还有0.3%的提升空间。

    PFC的大电解电容是淘宝买的杂货,质量不咋的,发热略高,重新换个好点的估计可以提升0.1%的效率。
长园维安
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LV2
本网技师
  • 2018-6-12 23:07:29
 
开机负向脉冲是哪一个器件的波形?
PFC MOS可以选规格再大一点的MOS,降低温升;
另外LLC MOSFET 温升如何?

看好你的作品,
lf1316782417
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LV6
高级工程师
  • 2018-6-13 19:51:50
 
    紫色的是PFC的交流输入电流波形(4A/V),黄色是LLC谐振电流波形,蓝色是输出电压波形。

    目前PFC MOS的温升已经可以控制下来了,我拿英飞凌的MOS(IPD60R180P7、IPD60R280P7)和长园维安的MOS(WMO16N65C2)做了对比,在效率、发热上,长园维安的MOS略优于英飞凌的,这让我有些意外。

    LLC MOS 温升不大,约30度,可以长时间裸奔。
长园维安
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LV2
本网技师
  • 2018-6-12 23:04:36
 
这样的波形看着舒服,有没有单独红外成像仪测试温度分布?


lf1316782417
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高级工程师
  • 2018-6-13 20:14:04
 
    我这只有常规的测试设备和仪表,没有红外成像仪,暂时测不了。后面都调完了我用  红外温"抢"  测试了将数据列表出来。
lf1316782417
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高级工程师
  • 2018-6-13 20:29:13
 
    今天重新绕了一个变压器,和之前的区别是将次级绕组的漆包线换为了0.1mm*16mm的铜箔,效率有所提升,为95.65%。

    环路参数进一步调整,没有加前馈补偿,输出电压纹波峰峰值下降为220mV,基本满足了自己的预期目标,这个方向不在调整了。
lf1316782417
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高级工程师
  • 2018-6-15 18:32:51
 
    常温烤机测试
    环境温度:33℃        裸板水平放置        无风      220V输入     满载
    烤机2小时

    整流桥 :55℃
    PFC MOS :56℃
    LLC MOS :35℃
    SR  MOS :30℃
    PFC输出电解:30℃
    输入共模电感:38℃
    输入差模电感:44℃
    输出差模电感:28℃
    PFC 电感 : 52℃
    LLC 变压器 :47℃
    LLC 谐振电感:40℃
    L6599  : 31℃
    FAN7930 : 33℃

    PFC功率部分发热较大,需借助灌封胶导热,后面就等着加外壳灌封了。

    外形结构打算做两种的,一种是3D打印机打印的朔料外壳,另一种用金属铝型材。
lf1316782417
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高级工程师
  • 2018-6-19 18:04:02
 
    电源开始装外壳。

    金属壳的!

组装 金属壳1.png

组装 金属2.png

组装 金属3.png

组装 金属4.png
lf1316782417
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高级工程师
  • 2018-6-19 18:08:00
 
    朔料壳的!

组装 朔料1.png

组装 朔料2.png

组装 朔料3.png

组装 朔料4.png

lf1316782417
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高级工程师
  • 2018-6-20 20:59:03
 
   整机尺寸:  铝壳结构尺寸:128mm*66mm*27mm                       朔料壳尺寸   :105mm*55mm*25mm

    整机2.png

    整机1.png


lf1316782417
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高级工程师
  • 2018-6-21 14:51:43
 
测试数据全部整理了一下:

交流输入电压范围:90V~264V

额定输入电流(220V):1.15A(240W)
额定输入电流(110V):1.18A(120W)


开机浪涌电流(220V):≤4A

满载功率因数(220V):≥0.98
半载功率因数(220V):≥0.94
半载功率因数(110V):≥0.99

额定输出功率(220V):240W
额定输出功率(110V):120W

满载变换效率(220V):≥95%   (实测95.6%)
半载变换效率(220V):≥94.5%(实测95.1%)
半载变换效率(110V):≥93%   (实测93.5%)

稳压精度:±1%(实测0.2%)

满载纹波电压:≤400mV(实测230mV)

开机电压过冲:<2.4V(实测 空载 2V max)
负载突加(0%负载切换至100%负载):-2V max
负载突减(100%负载切换至0%负载):+2V max

绝缘电压:
输入对输出 ≥2500VDC(手上的设备最大电压只能到2500V)
输入对地    ≥2500VDC
输出对地    ≥1000VDC

总结一下这个电源方案:
效率比较高,整体指标都还不错,不足之处就是纹波大、动态响应较慢(直接影响了电源突加突减载的特性)。

xhfz123
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  • 2018-6-28 15:36:42
  • 倒数8
 
涌入电流那么小怎么做到的?
lf1316782417
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  • 2018-6-28 17:32:30
  • 倒数7
 
    开机瞬间有浪涌抑制电阻起作用,正常工作后该电阻就被继电器短路。
xhfz123
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  • 2018-6-29 14:32:14
  • 倒数6
 
哦哦,谢谢!
星宇
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版主
  • 2018-7-21 00:14:25
  • 倒数5
 
24V输出的电源,开机过冲都是2.4V?纹波还300mV?我50V45A的LLC输出纹波也没你这么大!才180mV呢!
PeterXu
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高级工程师
  • 2018-6-25 17:02:10
 
塑料壳的引出针脚是铜的吗?怎么控制焊接的时候垂直不歪?
lf1316782417
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  • 2018-6-25 20:22:49
 
    设置好PCB孔径,正好能插进去的那种,我是这么做的。当然也可以利用工装!
充电器厂家
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本网技工
  • 2018-6-25 18:14:15
 
老板,你500W的东西怎么购买啊?

lf1316782417
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  • 2018-6-25 20:29:36
 
    你应该是做民用电源的吧,看看能否一起合作,有需要可发站内信息私聊。500W电源现在只针对研究院校售卖。
lf1316782417
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  • 2018-6-25 21:30:11
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    240W电源模块工程文件目前已将磁材文件和电路图完善了。PCB还没有改版,只能拿来做布局参考,这个我也不打算再整了,后面我有新的打算,打算做同等功率的电流模式的LLC电源。

    电源的保护特性这里特别说明一下:
    1 短路保护:短路后,电源直接停止输出,不恢复,需要重新上电启动(这个是L6599的不足,短路会直接触发第二阶段过流保护,CS脚的滤波时间常数不可能设置的太大,否则可靠性会成问题)。
    2 过载保护(输出超过13A):打嗝工作,故障移除后自动恢复。
    3 过温保护:无(若需要要,可将R52改为热敏电阻)



守田麦芽
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本网技工
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学习
lllhk007
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本网技工
  • 2018-7-31 12:39:10
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做个标志,好向大师学习
OBC
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500W ccm的PFC+半桥LLC 效率94.5 比你的差点
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请问你的输出参数是多少?VOUT?IOUT?
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老板!你的500W电源我很感兴趣,体积很小,打算拿来给电脑供电,能不能购买呢?
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