|
|
|
|
|
|
| | | | | |  |  | | | | | | | | | | 板子打样中，零件已经采购了大半了。
骨架和磁芯都到货了。晚上绕变压器。空了再来写写。 |
|
|
|
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 嗯，第一批通过样品审批的。
当日就开始着手看PDF文件。构思如何制作。
前后花了大约10天的业余时间去排列元件、走线。
期间听取了朋友的意见，经过N次小修改，做成现在这样。
其实今天已经距离看PDF的那天，大约有半个月了。 |
|
|
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 变压器的计算，按最低输入95VAC，最低频率39K，满载90W计算。
磁芯用PQ3230.中柱直径实测13.30毫米。
占空比选0.45，磁芯的三角B值（字符不会打）选0.22。
计算出初级47匝，次级9匝（19V），VCC辅助7匝（14.7V）。
之所以选择了47匝的原因，是因为我计划使用0.67毫米的线做初级和次级的线圈。
（暂时不考虑高频下的趋肤效应，影响很微小。这个版本主要是验证电路的工作状态。
后续会用更合适的铜线，更合理的匝数和层数安排来做。）骨架的宽度是18毫米，刚好一层可以绕24匝（0.67铜线外径0.75毫米），初级完整的绕两层，是我认为最少的，也刚好可以做成三明治绕法。
次级选用两根0.67的铜丝并绕，绕满中间一层，会比较平整。最外层用0.33的线绕VCC辅助绕组。
|
|
|
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 计算出来初级电感量是443微亨。漏感预估15微亨。估计绕的好的话，能在10微亨左右。
按自己的方法，算出来变压器的铜损大约在0.8W，铁损不大于3W。
我一直在想如何减少变压器的损耗。但以往设计的电源总是“感觉”变压器的损耗比我计算的大。因为总是很烫，温度通常在55--85度。
各位有没有独家方法或者见解的，如果可以，请告知一二，我们也学习学习。 |
|
|
|
|
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 变压器按反激变压器设计，选最低输入电压，最低工作频率，满载功率来计算参数。 |
|
|
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 嗯，这两天忙的没空绕变压器，下周绕好，板子也应该到了。到时候装机测试一下。希望不要很热。
|
|
|
|
|
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 变压器是按照我多年的经验来计算的。
自己为了方便，编制了一个表格文件，输入各种参数后，既可得到合适的变压器参数。
虽然都是参照教科书中公式所算，但个别细节之处按我自己的经验值，或稍大，或稍小，都略做修改。因此或许与各位算出的结果不同。
|
|
|
|
|
 | | | | | 变压器做好了。
初级用0.67单根绕了24匝+23匝。刚好都是满层。
次级用0.67*2绕了9匝。也是满层。
我有强迫症，就喜欢满层的。这样在理论上，可以提高变压器的效率。
VCC绕组用0.33单根 均匀绕制7匝。
虽然我有磨床可以磨气隙，但很讨厌磨出来的黑色磁粉，飘的到处都是。
磨床周围2米内都黑乎乎的。
喷水都没用。磨床速度太高了。连水带磁粉的甩出去墙上都是黑点。
所以我更喜欢用环保又方便的办法。
用704硅橡胶，固定两根铜丝，从两边垫气隙。前提是铜丝的直径符合计算结果。
下面上图。计算电感量443毫亨，实际绕出来，在100K档位，是444毫亨。对于这个结果，我很满意了。
先绕了初级的1/2。 24匝。头留在上面，最后收头。
接着绕次级，另外1/2初级的23匝。
均匀绕制VCC绕制的7匝。
收头，粘好胶带。
用704硅橡胶来固定铜丝，这样垫气隙的铜丝就不会意外掉落了。
垫好后的样子，两头减掉。再来几圈胶带固定。
成品，咋感觉像医院出来的。。。。。。。。。
电感量444微亨，漏感在100K档位只有5微亨。很满意！ |
|
|
|
| | | | | | | | | 匝数是反复计算的结果。
我是按优先满层的原则来选择线径的。
这样可以尽量的利用三明治绕法的优势，也能最大化的方便变压器的生产。
试想下，如果有个半层，工厂是不好加工的，均匀绕制对工厂来说比较花时间，时间就是钱啊。所以计算的时候也考虑到批量生产的时效、一致性。 |
|
|
|
| | | | |  | | | | | | | | 因为我不大喜欢用磨床去磨磁芯的中柱。所以就直接从两边垫气隙。
也因为只是样品试制。这样垫起来的速度会比磨的快多了。
用磨床得反复磨，擦净，装配测电感，不合适再磨。搞的两手黑黑，差不多要耽误半个小时。
而直接用漆包线垫气隙，则方便多了。1分钟搞定。
这也只是验证一下电感量、变压器的工作状态而已。仅仅是样品。
批量还是给工厂开气隙吧。他们磨床流水作业，很快的。 |
|
|
| | | | | 第二版打样好了。细节部分修改了下。
见图：
在次级整流管增加了RC吸收电路，初级驱动MOS从直通改成了5.1欧电阻限流+旁路10K电阻到地放电。局部布局做了微调。由于购买的X电容还没到货。所以只装了一个。并不影响功能性的测试。
背面焊接好后用酒精洗过。还有松香的痕迹。很难清除干净。影响图片效果了。
整机高度控制在36毫米，长度100毫米，宽度67毫米。测试结果稍候更新。 |
|
|
| | | | | | | 次级整流后的滤波电容，本来是用了三个50V680uf的电容。
卖家说是正规大厂高频低阻的。买回来实际测量，在100K档位，等效电阻达到了0.062欧姆。
还不如我自己的一批国产电容。换上自己的35V1000uf电容，在100K档位，等效电阻只有0.033欧姆。发热应该会小很多了。 |
|
|
| | | | | | | | | 通电试机，瞬间有电压输出，然后就没有然后了。
测量VCC脚有10.5--17V的三角波。证明IC启动部分正常。
FB也有4.95V电压，反馈也应该也是正常的。
后来查到ZC脚的俩分压电阻用错了。按照PDF给的参数并不正确。
按资料里计算得出的是30K和5K1（都取近似值，我手头就这几种电阻）。
而PDF给的则是39K和10K。这个分压比例差的有点远。所以不正常工作。
更换成30K和5K1，电源一切正常。
之后就是带载测试了。
空载到1A会叫，2A也叫，到了3A不叫了。就固定在3A老化一下先。
一个小时后，测量的温度是：（环境温度31度。温州在10月底还能有这么热的天，很正常）
MOS 45度 。变压器 61度。整流二极管 58度。RCD吸收的电阻58度。 |
|
|
| | | | | | | | | | | 这个变频很有特点。在不同负载下会自己选择合适的频率，并不会使占空比达到设计的最大值。对于变压器来说是很安全的。
经测试，在各种负载情况下，最低所看到的频率是42K。最高则是100K。
看来PDF说明中的范围还比较保守。
IC并没有发热。最热的是整流二极管。55度，烫手，但在无风扇状态下这个温度很理想。 |
|
|
| | | | | | | | | | | | | 虽然选用的MOS是70s360，耐压可以达到700V。
我实际测试中，特意把RCD吸收电阻换为150K，测试在满载、交流输入265V下，最高峰值是255V（150K电阻两端）。
实际600V都不到。MOS很可靠。
在最终的上交样品中，实际使用47K电阻。
出于安全考虑，更小阻值的电阻，可以有效的降低MOS的电压应力。
而固定的漏感能量，最终都会消耗在这个电阻上，所以，无论电阻多大，功耗是一样的。就不纠结用多大阻值的电阻了。
实测这里的电阻功耗大约0.25--0.3W功率。在下一个版本中，将会用两只33K 0.25W的贴片电阻串联替换掉这个立式电阻。 |
|
|
|
| | | | | | | | | | | | | | | | | 变压器的温度最高，不过这可以优化的。
从热成像里看温度主要由于次级的线圈引起。
看来2*0.67得改成4*0.67。
空了再绕变压器。
次级的20100整流管，两个并联发热依然厉害。
这是之前厂家送的几个样品，测量后发现导平均通压降是0.298V。
手头上还有另外几个厂家的20100和20120测量后发现导通压降分别是0.25V和0.195V。看来不同厂家的产品，差距还真不小。
果断换上最小压降的20120。
晚上更新测试结果。上班先，空了来继续整。 |
|
|
|
| | | | | | | 是IC和MOS厉害。我只是按图设计，并没有多少难度。
在测试完成后，我又做了第二个电源。
在这个电源上，着重测试各种极端情况。期间搞坏了3个IC。
不过都是故意搞坏的，并非IC不好。
例如：限流电阻换成0.05欧，启动没问题，因为有软启动。但启动后，我短路次级，结果MOS击穿，烧了电流检测脚。
测试MOS耐压的时候，把RCD吸收电阻换成150K的，电压加到260V以上，MOS抗住了，不过在一次开关过程中，MOS还是挂了。
还有一次是故意更改了次级431的反馈网络的电容值。让它尖叫，测试IC的抗干扰和适应能力，依然是由MOS搞坏了IC。
种种测试，从侧面也说明这款IC的确耐用，只要不是意外情况，还是很好用的。 |
|
|
|
| | | | | | | | | | | 整机效率87--89％之间。
4.5A的输出，次级俩二极管虽然并联，而且精挑细选，选了手头上最好的管子，依然拉了效率的后腿。这是发热最厉害的部分了。变压器都没它热。
满载1小时后，分别测量温度为：
次级二极管整流：62度。
变压器线圈外层：58度。
变压器磁芯：60度。
其他两个热源就是RCD吸收，和交流输入部分的NTC热敏电阻了。
|
|
|
| | | | | | | | | | | | | 这个版本完成。体积原本可以更小，无奈私人定制不到小体积的电感和电容等零件。散热片也是用之前现成的。
缩小体积的任务，只能停留在图纸上了。
还剩下3个芯片，2个MOS。以后有时间了会去找找合适的零件，把这个任务完成。 |
|
|
|
| | | | | | | | | | | | | | | | | 接下来有热成像图片来测试发热情况：
首先，接上电源和负载。
空载的时候电压很理想。
空载的时候，功耗的确很低，几乎测不到。数字在0.02---0.40W之间跳动。估计低于0.1W的连续功率。
满载4.50A，线损有一点。所以不到19V。
满载情况下的电流和电压。效率大约86％+。我的仪器也并不是标准的，而且也没有每年进行校正。姑且相信它是准的吧。
下图是RCD吸收电路中的电阻的温度。半小时后基本稳定了。不再上升了。
变压器的温度。很理想。环境温度25度。
这是次级整流二极管的温度。散热片反光，测不到真实温度，
所以在旁边贴上了胶带，通过测量胶带的温度，53.7度，估算出二极管也不会超过63度吧。
 |
|
|
| | | | | 看完整个帖子，感觉自己用可以，商业化没有竞争力，成本太高。并且EMI不一定过得了。 |
|
|
| | | | | | | 嗯，成本上的确没有优势，但这个IC在降低反激功耗方面确实有特色。
首先外围很少，可以做很小体积的产品。
因为我手头只有这些零件，所以只能做这么大的，实际可以更小，功率密度更高些的。
作为自己玩玩，学习芯片的功能，还是很不错的，简单、易用。 |
|
|
|
| | | | | | | | | | | 嗯，如果是用导磁物体垫，比如铁片，那样会闭合磁路，完全做不到需要的电感量。
我用铜丝垫，这完全没问题。我曾经也用热电偶和热成像都测过变压器的温度，气隙处根本不会发热。发热的是气隙处的线圈。
因为气隙附近涡流效应会很明显。
用耐高温塑料，马拉胶带，铁佛龙绝缘片，我都试过。完全可以用。
这样做的好处是：可以减小气隙尺寸。同时也减小了涡流效应造成的损耗。
缺点就是辐射干扰会加大，这可以通过增加外包铜皮的方式可以解决。 |
|
|
| | | | | 在测试的时候有个有意思的情况：
满载的时候频率最低，而空载和轻载的时候，频率则似乎是不固定的，或高，或低，或最高100K的时候也有。并不因负载的变化而相对变化。 |
|
|
| | | | | | | 这芯片也有个缺点。
就是变压器得按最低频率来设计。
明明可以更小，更少匝数的变压器，得按40K最低频率来跑。
来回的范围挺大，从40K到105K这是我测到的范围。
零件的选用得按频率上限去选，变压器又那么大。
总感觉成本降不下来。
如果是普通反激，变压器设计到100K，还是这些零件，光变压器的铜损都能少掉好多。
希望英飞凌能有可调频率的准谐振反激芯片推出。 |
|
|
| | | | | | | | | 再来两张波形图。因为示波器显示屏颜色的问题，导致照片上彩色混杂，看不清，
所以转换成黑白图片，提高了对比度，看的更清楚些。
上图是50％负载的波形，可以看到MOS关断点正在谷底。
上图是75％负载的波形。
在0--110％输出的情况下，关断点都能准确的在谷底，
带来的优点就是MOS的开关损耗更小了。几乎可以不要散热片。 |
|
|
|
| | | | | | | | | | | | | 4.5A的电流，用0.67的线太细了。
你的线径电流怎么算的？ |
|
|
|
| | | | | | | | | | | | | | | | | 在实际用的时候，的确有这样冒险的用法。12V的电源用16V电容。
这样去压榨电容的性能，对产品的整体寿命有不利的影响。
虽然短期内不容易出问题，但从长远看，最好是留1倍的电压余量。 |
|
|
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | 看关断的时间。每个关断的时候，都会在振荡波下降到最低处的时候。 |
|
|
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 这里得考虑趋肤效应，以及邻近效应造成的损耗。
这里用0.67*2根，刚好绕满一层，避免更多层引起的邻近效应。
|
|
|
|
津公网安备 12010402000296号